[发明专利]一种木质素基生物碳/二氧化硅多尺度纳米杂化材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种木质素基生物碳/二氧化硅多尺度纳米杂化材料，其特征在于，其BET比表面积为150-500m²/g，孔容积为0.1-0.6cm³/g，由木质素原料和硅源按照下述步骤制备而成：

1)提纯：将100g木质素原料分散于500-5000g水中，调节分散液的pH值至12-13，搅拌，提纯，得提纯后的木质素溶液；

2)杂化：向提纯后的木质素溶液中加入硅源1-2000g，调节溶液pH值为9-12.5，然后加入改性剂1-50g，加热至40-90℃，搅拌反应10-120分钟，得杂化后溶液；所述改性剂为氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、甲醛、乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷中的一种或多种的混合物；

3)陈化：调节杂化后溶液的pH值为4-8，并室温下放置0.5-12小时，得陈化后溶液；

4)过滤：调节陈化后溶液的pH值为2-6，过滤、水洗，得木质素/二氧化硅杂化材料；

5)干燥和热处理：将步骤(4)得到的木质素/二氧化硅杂化材料干燥处理后，再于氮气保护下，在800-1200℃的温度下热处理0.5-6小时，得木质素基生物碳/二氧化硅多尺度纳米杂化材料。

2.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/二氧化硅多尺度纳米杂化材料，其特征在于，所述木质素原料为碱木质素、硫酸盐木质素、亚硫酸盐木质素、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁或酶解木质素中的一种或两种以上的混合物；所述硅源为纳米二氧化硅、硅酸钠、工业水玻璃、正硅酸乙酯中的一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/二氧化硅多尺度纳米杂化材料，其特征在于，步骤(1)中所述提纯的方法为离心、抽滤、压滤或超滤。

4.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/二氧化硅多尺度纳米杂化材料，其特征在于，步骤(5)中所述干燥处理的方法为：将所述木质素/二氧化硅杂化材料置于80-110℃下干燥，或分散于1000g水中后再喷雾干燥。

5.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/二氧化硅多尺度纳米杂化材料，其特征在于：

步骤(1)中调节分散液的pH值至12-13时所用的pH调节剂为氢氧化钠；

步骤(2)中所述调节溶液的pH值为9-12.5时所使用的pH调节剂为浓度为0.1％-2％的硫酸；

步骤(3)中所述调节杂化后溶液的pH值为4-8时所使用的pH调节剂为浓度为0.1-1mol/L的硫酸；

步骤(4)中所述调节陈化后溶液的pH值为2-6时所使用的pH调节剂为浓度为0.1％-2％的硫酸。

6.权利要求1～5任一项所述的木质素基生物碳/二氧化硅多尺度纳米杂化材料的用途，其特征在于，作为吸附材料、催化剂、传感材料、电池/电容器电极材料或聚合物增强填料。