[发明专利]一种用于吸附二氧化碳的微藻基含氮炭材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种制备用于吸附二氧化碳的微藻基含氮炭材料的方法，包括如下步骤：1）将微藻分散于水中形成微藻悬浮液；2）将微藻悬浮液加热炭化后过滤、洗涤、干燥获得生物炭复合材料；3）将生物炭复合材料活化形成微藻基含氮炭材料。采用本发明方法获得的微藻基含氮炭材料可高效吸附气体中的二氧化碳。

技术领域

本发明涉及一种新材料及其制备方法，具体涉及一种用于吸附二氧化碳的微藻基含氮炭材料及其制备方法。

背景技术

二氧化碳被认为是主要的室温气体并导致了近60％的全球变暖效应。碳捕捉与储存技术被认为是减少二氧化碳排放的最具优势的方法。胺净化是一种广泛使用的从燃烧化石燃料的发电厂捕获和隔离二氧化碳的传统技术。然而这个过程存在许多诸如再生过程的高能源消耗、溶剂损失、毒性及设备腐蚀等问题。为应对这些挑战，使用多孔固体吸附的吸附剂被认为是一个有前途的替代技术。至今，许多研究致力于制备高效多孔固体，包括多孔碳材料、分子筛、有机框架、共价有机框架及富氮多孔聚合物。上述吸附剂中，多孔碳材料由于具有低价、易制备、高的热稳定性及化学稳定性、形貌可控和可再生等优点而广泛受到关注。

基于原生生物质制备多孔碳材料的方法主要有模板法，直接炭化法，溶胶-凝胶合成法，水热炭化法以及物理化学活化等。水热炭化技术，指以水作为反应溶剂，在一定温度和压力的密闭反应体系中，生物质降解生成生物碳的过程。这些方法中，水热炭化法因无需任何添加剂，条件温和，被认为是一种简单有效的多孔碳材料制备方法。一般来说，应用于水热炭化的生物质包括原生生物质和碳水化合物。原生生物质多来源农业废弃物和海洋藻类，碳水化合物包括糖、淀粉、半纤维素、纤维素和一些葡萄糖的脱水产物。目前研究多用豆渣、玉米杆、陈皮等原生生物质制备多孔碳材料。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于吸附二氧化碳的微藻基含氮炭材料及其制备方法，以克服现有技术中吸附二氧化碳材料的吸附性能差，生产成本高的难题。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明公开了一种制备用于吸附二氧化碳的微藻基含氮炭材料的方法，包括如下步骤：

1)将微藻分散于水中形成微藻悬浮液；

2)将微藻悬浮液加热炭化后过滤、洗涤、干燥获得生物炭复合材料；

3)将生物炭复合材料活化形成微藻基含氮炭材料。

优选地，步骤1)中，所述微藻包括淡水和海水微藻。优选地，所述微藻选自栅藻、小球藻、盐藻、衣藻中的一种或多种。

栅藻的拉丁名为Scenedesmus，小球藻的拉丁名为Chlorella，盐藻的拉丁名为Dunaliell，衣藻的拉丁名为Chlamydomonas。

优选地，步骤1)中，所述微藻的碳水化合物含量为40～65wt％，氮含量为0.5～6wt％，硫含量不超过0.5wt％。

优选地，步骤1)中，所述微藻与水的固液比为(1～6)g/30ml。

优选地，步骤2)中，所述干燥在真空条件下进行。

优选地，步骤2)中，所述加热炭化的温度为150～300℃。

优选地，步骤2)中，所述加热炭化的时间为2～24h。

优选地，步骤3)中活化方法包括以下中的任一种：

采用KOH水溶液进行活化：将生物炭复合材料加入KOH水溶液中加热活化形成KOH活化生物炭即为微藻基含氮炭材料；