[发明专利]一种生姜秸秆基纳米多孔炭及其制备方法

说明书

本发明涉及一种生姜秸秆基纳米多孔炭。它是依次通过以下步骤制备得到的：取生姜秸秆，切碎，烘干，粉碎，过筛，得到生姜秸秆粉末，再加入由氯化锌、碳酸钠、氢氧化钠和磷酸组成的混合物，混合均匀，在氮气氛围下煅烧，粉碎，洗涤，干燥。本发明提供了一种生姜秸秆基纳米多孔炭，该纳米多孔炭具有形貌好，孔尺寸均匀，孔隙率高，吸附性能好，价格低廉等优点。

技术领域

本发明涉及秸秆的资源化利用，尤其涉及一种生姜秸秆基纳米多孔炭及其制备方法。

背景技术

目前，生姜收获后其地表上部的生姜秸秆基本没有被利用，通常被当做废弃物直接丢弃在田间，造成了严重资源浪费和环境污染。另外，生姜秸秆会携带姜瘟病菌，直接丢弃在田间易造成次年姜瘟病加重。因此，探寻高效、科学的生姜秸秆利用新途径具有重要现实意义。目前，现有技术中未见有采用生姜秸秆来制备纳米多孔炭的相关报道。

发明目的

本发明的目的在于提供一种生姜秸秆基纳米多孔炭，该材料具有形貌好、孔尺寸均匀、孔隙率高等优点。

本发明的另一目的在于提供上述生姜秸秆基纳米多孔炭的制备方法，该制备方法可实现批量生产，为生姜秸秆的资源化利用提供了一条新途径。

本发明的目的具体是通过以下技术方案来实现的：

一种生姜秸秆基纳米多孔炭，其特征在于，它是依次通过以下步骤制备得到的：

取生姜秸秆，切碎，烘干，粉碎，过筛，得到生姜秸秆粉末，再加入由氯化锌、碳酸钠、氢氧化钠和磷酸组成的混合物，混合均匀，在氮气氛围下煅烧，粉碎，洗涤，干燥。

发明人经过了多年反复试验，发现通过将生姜秸秆粉末直接进行高温限氧裂解，无法制得形貌较好，碳孔尺寸均匀、孔隙率高的生物炭，通过大量研究与分析发现：由于生姜秸秆具有特定结构（如附图1所示），在制备纳米多孔炭的过程中其结构容易垮塌、不易成形。本发明中通过在高温限氧裂解前加入特定配方的组合物，既起到了造孔剂的作用，又与基体结合起到了骨架作用，进而避免了在制备纳米多孔炭的过程中其结构出现垮塌、不易成形，使得制备过程顺利进行，并保证了产物具有较好的形貌，碳孔尺寸均匀、孔隙率高。

作为进一步优化，上述由氯化锌、碳酸钠、氢氧化钠和磷酸组成的混合物，由氯化锌：碳酸钠：氢氧化钠：磷酸，按照重量比为0.1～0.5：1～2：1：3～5的配比组合而成。

作为进一步优化，上述过筛操作，具体是过40～100 目筛。

作为进一步优化，上述煅烧的温度为300～700 ℃。

上述生姜秸秆基纳米多孔炭的制备方法，其特征在于，依次按照以下步骤进行：

取废弃的生姜秸秆，切碎，于40～60 ℃下烘12～24 h，将烘干的生姜秸秆用粉碎机粉碎，过40～100目筛得到生姜秸秆粉末，再加入由氯化锌、碳酸钠、氢氧化钠和磷酸，按照重量比为0.1～0.5：1～2：1：3～5的配比组成的混合物，混合均匀，放入管式炉中在氮气氛围下于300～700 ℃下煅烧0.5～3 h，将煅烧后所得的产物粉碎，分别用0.5～1 mol/L盐酸洗涤1～2次，蒸馏水洗涤1～2次，于60～80 ℃下干燥后，即得到所述生姜秸秆基纳米多孔炭。

本制备步骤中，生姜秸秆粉末与由氯化锌、碳酸钠、氢氧化钠和磷酸组成的混合物，按照重量比为1～5:1的比例添加。

作为进一步优化，上述粉碎机选择为高速粉碎机，其转速设置为25000 rpm/min。

本发明具有以下有益效果：