[发明专利]生物炭及其制备方法

说明书

本发明涉及一种生物炭及其制备方法，生物炭的制备方法包括以下步骤：将槟榔置于质量浓度为30％～60％的离子液体溶液中浸渍，得到离子液体预处理后的槟榔；离子液体溶液中的离子液体包括咪唑类离子液体；将离子液体预处理后的槟榔进行蒸汽爆破处理并干燥，得到生物炭前驱体；将生物炭前驱体进行碳化处理，得到所述生物炭。以槟榔为原料制备生物炭，将槟榔置于特定浓度的离子液体溶液中浸渍后进行蒸汽爆破处理，可有效提升生物炭的比表面积、总孔容和平均孔径。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别涉及一种生物炭及其制备方法。

背景技术

生物炭是现代社会生活、工业生产和环境保护治理中有效的炭质吸附材料之一。随着工业的高速发展，生物炭的用途不断扩大，使得生物炭的需求量日益增长，尤其是比表面积和总孔容较高，且平均孔径较大的生物炭的需求更加旺盛。

因此，提供一种比表面积和总孔容较高，且平均孔径较大的生物炭的制备方法具有重要意义。

发明内容

基于此，本发明提供了一种比表面积和总孔容较高，且平均孔径较大的生物炭及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

一种生物炭的制备方法，包括以下步骤：

将槟榔置于质量浓度为30％～60％的离子液体溶液中浸渍，得到离子液体预处理后的槟榔；所述离子液体溶液中的离子液体包括咪唑类离子液体；

将所述离子液体预处理后的槟榔进行蒸汽爆破处理并干燥，得到生物炭前驱体；

将所述生物炭前驱体进行碳化处理，得到所述生物炭。

在其中一些实施例中，生物炭的制备方法中，所述离子液体溶液中的离子液体包括氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-磺酸丁基-3-甲基咪唑内盐中的至少一种。

在其中一些实施例中，生物炭的制备方法中，所述溶液中的离子液体包括氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑和氯化1-丁基-3-甲基咪唑中的至少一种。

在其中一些实施例中，生物炭的制备方法中，所述浸渍的时间为2h～3h。

在其中一些实施例中，生物炭的制备方法中，所述蒸汽爆破处理的压力为1.0MPa～3.0MPa。

在其中一些实施例中，生物炭的制备方法中，所述生物炭前驱体的水分含量为2wt％～5wt％。

在其中一些实施例中，生物炭的制备方法中，所述干燥的温度为70℃～80℃。

在其中一些实施例中，生物炭的制备方法中，所述碳化处理的条件为：

以8℃/min～15℃/min的升温速度逐步升温至500℃～600℃，并恒温1.5h～3.5h。

在其中一些实施例中，生物炭的制备方法中，在保护气氛下进行所述碳化处理，所述保护气氛的气体选自氮气、二氧化碳和氦气中的至少一种。

本发明提供了一种生物炭，由上述的生物炭的制备方法制备得到。

与现有技术相比较，本发明的生物炭的制备方法具有如下有益效果：

上述生物炭的制备方法，将槟榔置于特定浓度的离子液体溶液中浸渍后进行蒸汽爆破处理，离子液体可有效破坏槟榔中纤维素结晶区内部的氢键，使槟榔起到酥松作用；通过控制离子液体溶液的质量百分浓度，使离子液体有效破坏纤维素结晶区内部氢键的同时，防止离子液体对槟榔纤维进行溶解，导致槟榔失去微孔结构；进一步将离子液体预处理后的槟榔进行蒸汽爆破处理，离子液体预处理与蒸汽爆破处理配合，可有效提升生物炭的比表面积、总孔容和平均孔径。