[发明专利]一种功能麻类生物质碳气凝胶及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种功能麻类生物质碳气凝胶，其特征在于，通过以生物质碳纤维为基底，结合冷冻干燥和晶体生长技术在其表面原位生长一层层状双金属氢氧化物，再通过高温焙烧将其转化，制得具有无规则分布，孔径为3～6nm多孔复合金属氧化物的生物质碳气凝胶。

2.根据权利要求1所述的功能麻类生物质碳气凝胶，其特征在于，所述的生物质碳纤维基底和多孔复合金属氧化物的质量比为(10～100):1。

3.根据权利要求1所述的功能麻类生物质碳气凝胶，其特征在于，所述生物质碳气凝胶的纤维直径为8～15μm，长度大于1mm。

4.一种如权利要求1所述的功能麻类生物质碳气凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a)配制浓度为1～10wt％NaOH溶液，按每100mL的NaOH溶液中加入5～15g麻类生物质材料计，将剪碎并烘干的麻类生物质材料加入NaOH溶液中；在60～100℃的环境中，搅拌1～4h后，取出并冷却至室温，蒸馏水洗涤至中性，烘干后得到麻类生物质纤维前驱体；

步骤b)配制浓度为1～10wt％的NaClO₂溶液，并用冰醋酸调节pH至2～6，得NaClO₂混合液；按每100mL NaClO₂混合液加入5～15g麻类生物质纤维前驱体计，将步骤a)制得的麻类生物质纤维前驱体加入NaClO₂混合液中，60～100℃的环境中，搅拌1～4h后，取出并冷却到室温，蒸馏水洗涤至中性，烘干后得到麻类生物质纤维；

步骤c)将步骤b)制得的麻类生物质纤维浸泡在0.1～0.4mol/L的铝溶胶AlOOH中1～10h,取出后放入50～100℃下烘干，得到表面包覆AlOOH的麻类生物质纤维；氮气保护下，将所述表面包覆AlOOH的麻类生物质纤维放入管式炉中，在400～1000℃下碳化2～6h，得到表面包覆氧化铝的麻类生物质碳纤维；

步骤d)按照表面包覆氧化铝的麻类生物质碳纤维中氧化铝:M:六亚甲基四胺＝1:(1～5):(2～10)的摩尔比放入高压反应釜，在100～150℃下反应4～16h，得到表面原位生长层状双金属氢氧化物的麻类生物质碳纤维；

步骤e)氮气保护下，将步骤d)制得的材料放入管式炉中，在300～500℃下煅烧2～6h，得到表面长有多孔复合金属氧化物的麻类生物质碳纤维；

步骤f)按100mL的去离子水中加入0.5～5g表面长有多孔复合金属氧化物的麻类生物质碳纤维计，机械搅拌均匀后冷冻，然后转移到冷冻干燥器的真空室(-53℃和0.113mbar)中处理24～72h，得到功能麻类生物质碳气凝胶。

5.根据权利要求4所述的一种功能麻类生物质碳气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述的麻类生物质材料为剑麻、苎麻、黄麻、青麻、大麻、亚麻、罗布麻和槿麻中的任一种或多种任意质量比的组合物。

6.根据权利要求4所述的一种功能麻类生物质碳气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤c)与步骤e)中所述氮气的流速为30～600cm³/min，升温速率为5～10℃/min。

7.根据权利要求4所述的一种功能生物质碳气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤d)中所述的M为硝酸镁、氯化镁、硫酸镁、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、硝酸镍和硫酸镍中的一种或两种任意摩尔比组合。

8.一种如权利要求1所述的功能麻类生物质碳气凝胶的应用，其特征在于，在提取稀有元素硒中的应用。

9.一种如权利要求1所述的功能麻类生物质碳气凝胶的应用方法，其特征在于，按10ml浓度为20～200mg/L的硒离子溶液中添加5～50mg功能麻类生物质碳气凝胶计，在298K～338K温度下吸附24～72h，用微型过滤器过滤吸附后的溶液，通过ICP测量吸附后溶液中硒离子的浓度，计算吸附量。