[发明专利]一种多孔碳材料的制备方法及所制得的多孔碳材料

说明书

本发明提供一种多孔碳材料的制备方法及所制得的多孔碳材料，其制备方法包括将河底淤泥冷冻干燥后进行研磨，再对研磨后的河底淤泥在惰性气体保护下进行预碳化；将预碳化后所得到的产物加入到氢氟酸水溶液中，混合搅拌一定时间后，采用蒸馏水对所得混合液进行洗涤，再对洗涤后所得固体产物进行烘干；将烘干后所得产物与氢氧化钾加入到蒸馏水中，混合搅拌一定时间后，对所得混合液进行烘干，再对烘干后所得产物进行研磨；将研磨后所得产物在惰性气体保护下进行碳化；将碳化后所得到的碳材料浸泡于稀盐酸中，采用蒸馏水对所得混合液进行洗涤，再对洗涤后所得到的固体产物进行烘干，得到多孔碳材料。所得多孔碳材料的比表面积大，孔径分布合理。

技术领域

本发明涉及一种多孔碳材料的制备方法及所制得的多孔碳材料，属于多孔碳材料制造工艺技术领域。

背景技术

随着我国社会经济的发展，生活水平的提高，环境问题的关注度也日益提高，绿色经济和可持续发展成为了未来发展的主题。近年来河底淤泥量不断增加，如何实现河底淤泥的减量化、资源化、稳定化一直是研究热点。关于河底淤泥热解的研究重点大都集中在降低河底淤泥处理成本，减少能耗以及实现河底淤泥稳定化等目标，对于河底淤泥热解后得到的多孔碳材料资源化利用的研究并不多。

多孔碳材料通常是由含碳丰富的生物质，如各类植物、动物粪便、木材、城市和工业废弃物、林农业废弃物等，通过碳化、热解而成的固态产物。河底淤泥含有丰富的有机物，体量巨大、价格低廉。很多国家都在积极研究和探索将河底淤泥变“废”为宝，开发利用其中丰富的生物质能，实现废物资源化利用。

因此，提供一种以河底淤泥为前体的多孔碳材料的制备方法及所制得的多孔碳材料已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种多孔碳材料的制备方法。

本发明的另一个目的还在于提供由以上所述多孔碳材料的制备方法制备得到的多孔碳材料。

为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种多孔碳材料的制备方法，其中，所述多孔碳材料的制备方法包括：

(1)将河底淤泥冷冻干燥后进行研磨，再对研磨后的河底淤泥在惰性气体保护下进行预碳化处理；

(2)将预碳化处理后所得到的产物加入到氢氟酸水溶液中，混合搅拌一定时间后，采用蒸馏水对所得混合液进行洗涤，再对洗涤后所得到的固体产物进行烘干；

(3)将烘干后所得产物与氢氧化钾加入到蒸馏水中，混合搅拌一定时间后，对所得混合液进行烘干，再对烘干后所得产物进行研磨；

(4)将研磨后所得到的产物在惰性气体保护下进行碳化处理；

(5)将碳化处理后所得到的碳材料浸泡于稀盐酸中，采用蒸馏水对所得混合液进行洗涤，再对洗涤后所得到的固体产物进行烘干，得到多孔碳材料。

在以上所述的多孔碳材料的制备方法中，优选地，步骤(1)中，所述将河底淤泥冷冻干燥，包括：

将河底淤泥于-30℃至-90℃下冷冻不小于30h，以使河底淤泥完全冷冻；

再将完全冷冻后的河底淤泥进行真空冷冻干燥，真空冷冻干燥的温度为-50℃至-75℃，时间为24-72h。

在以上所述的多孔碳材料的制备方法中，冷冻温度范围为-30℃至-90℃，当冷冻温度较低时，冷冻所需要的时间可适当缩短，只要保证河底淤泥可完全冷冻即可。

其中，在本发明具体实施方式中，所述真空冷冻干燥可于真空冷冻干燥仪内进行，真空冷冻干燥的温度为-50至-75℃，时间为24-72h，以使真空冷冻干燥后的河底淤泥的含水量尽可能小。在本发明一具体实施方式中，所述真空冷冻干燥的时间例如可为24h、48h等。