[发明专利]一种吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料及其制备方法

说明书

【技术领域】：本发明涉及农业废弃物资源化和环境保护领域。具体而言，本发明涉及一种利 用农业废弃物秸秆为原材料来制备能高效地吸附二氧化碳多孔碳材料的制备方法。

【背景技术】：

我国是世界上玉米生产与消费的米第二大国，玉米种植面积十分巨大，因而产生的玉米 秸秆量也是十分巨大的。作为一种农业废弃物，玉米秸秆过去一般是进行焚烧处理，也有研 究将玉米秸秆应用于制备颗粒饲料、草粉等。由于玉米秸秆纤维素含量较高、广泛易得且成 本较低，它是制备多孔碳材料的理想前驱体。因此，以玉米秸秆作为前驱体制备多孔碳材料 既可以减少大气污染、又可以开发玉米秸秆的新用途，制备高效的二氧化碳吸附材料。

随着21世纪化石燃料使用不断的增加，越来越多的二氧化碳被排放到大气中，随之引 起了许多问题，如全球变暖。全球变暖的主要“元凶”是二氧化碳，是典型的温室气体，2009 年12月的《哥本哈根协议》标志着减少温室气体的排放已经得到全世界人们的关注。二氧化 碳捕获是最有效的二氧化碳减排手段。对于二氧化碳捕获来说，固体吸附剂是一种很好的选 择，制备方法简单、成本低，吸附过程中二氧化碳以固体形式存在，便于储存、运输和使用。 而多孔碳材料是一种比表面积很大、易循环再生的固体吸附剂。目前，针对二氧化碳吸附的 高效多孔碳材料还不多。

因此，开发一种二氧化碳吸附的低成本、高效率的多孔碳材料还是很有必要的。

【发明内容】：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择 来解决以上技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出一种低成本、吸附量高、循环再生 性能优越的高效附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料的制备方法。

为此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳 材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)将秸秆粉粹，得到秸秆粉末；

2)将所述秸秆粉末进行水热处理，得到水热材料；

3)将所述水热材料与氢氧化钾固体混合；

4)将经过混合后的水热材料进行氢氧化钾活化处理，得到所述吸附二氧化碳的秸秆基 碳材料。

步骤2)在220-280摄氏度下，将所述秸秆粉末进行水热处理4-24小时。

步骤4)活化处理是在氮气气氛中进行的。

步骤3)所述氢氧化钾与水热材料的混合质量比为1～4：1。

步骤4)所述活化温度为600～900摄氏度，活化时间为1～4小时。

所述的吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料的制备方法，进一步包括步骤5)：

5)将所述吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料用去离子水和0.1mol/L的稀盐酸清洗， 以便去除残留的无机物。

所述的方法制备得到的吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料，其比表面积为 955-2442m²/g。

所述吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料中，总孔容为0.43-1.56cm³/g。

所述吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料中，微孔的总体积为0.31-0.86cm³/g。

所述的吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料的应用方法，将被吸附样品与所述的吸附 二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料接触，二氧化碳即被吸附到所述的吸附材料。

上述方法以农业废弃物为原料，这种原料来源广泛且成本低，由此利用该方法制备吸附 二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料，不仅对生产生活中被认为是废弃物的玉米秸秆进行回收 利用，避免通常对玉米秸秆进行焚烧处理而产生的大气污染，同时降低了制备吸附二氧化碳 的玉米秸秆基多孔碳材料的成本，实现双赢。

另外，根据本发明制备的吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料的方法还可以具有如下 附加的技术特征：

根据本发明的制备方法，在加热下，将所述玉米秸秆粉末进行水热处理，由此可以进一 步提高制备吸附二氧化碳的玉米秸秆基活性炭的效率，并且能够提高制备得到吸附二氧化碳 的玉米秸秆基活性炭的含氮量。

因此，该吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料具有较高的比表面积、孔容以及微孔体 积，能够吸附大量的二氧化碳，并且该吸附二氧化碳的玉米秸秆基多孔碳材料能够对零摄氏 度、1个大气压条件下的二氧化碳进行吸附。