[发明专利]一种稀土复合生物质基电容炭材料的制备方法

权利要求书

1.一种稀土复合生物质基电容炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)碳化：将生物质原料在80～120℃条件下干燥24h，然后进行机械粉碎，过100目的筛子，称取10～20g生物质粉末置于瓷舟中，在管式炉中进行碳化，温度为200～600℃，升温速率为10℃/min，氩气作为保护气体，炭化时间为60～90min，得到黑色炭粉末；

所述生物质为稻壳、稻草、秸秆、松针、铁树叶、竹类中的一种或多种；

(2)除杂：在三颈瓶中加入预先配置的100mL质量分数为2～5％的除杂剂，再将10～20g的黑色炭粉末加入到三颈瓶中，浸渍24h，然后加热、搅拌至回流，反应时间2～4h，再经过滤、洗涤，在120℃温度下干燥24h后，即可得到炭前驱体；

所述除杂剂，根据组成原料的不同来选择酸液或碱液，其中碱液为NaOH或KOH溶液，酸液为H₂SO₄或HCl溶液，质量分数为2～5％；碱液可将解稻壳、稻草基炭粉末中的硅组分完全去除；酸液可有效去除秸秆、松针、铁树叶、竹类炭中的金属元素以及未被碳化的杂质；

(3)协同耦合活化：将炭前驱体研磨，过100目筛，称取炭前驱体10g，置于坩埚中，加入预先配置的8wt％氢氧化钠溶液进行浸渍，在100℃烘箱中静置24h；然后将坩埚放入接有水蒸气发生器的管式炉中进行水蒸气-碱液协同耦合活化，水蒸气温度500℃，蒸馏水流量10～50g/min；活化温度为600～900℃，升温速率为10℃/min，保温2h，氩气作为保护气体，气流量为50mL/min；活化结束后，用蒸馏水洗涤至中性，滤饼放入100℃烘箱中干燥24h，制得生物质基活性炭；

所述的水蒸气-碱液协同耦合活化碱活化剂为NaOH或KOH溶液，质量分数为5～14％；

(4)稀土元素复合：量取0.01～0.05mol/L稀土元素溶液10mL，称取0.5～5g生物质基活性炭，将生物质基活性炭分散到10mL稀土元素溶液中，80℃超声1h；然后放入120℃的烘箱中浸渍至干燥，得到复合炭前驱体；将复合炭前驱体放入管式炉中在氩气保护下煅烧，氩气流量为50mL/min，煅烧温度700～900℃、保温2h；冷却后再经研磨，制得稀土生物质基电容炭材料；

所述的稀土元素溶液为硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、氯化镧、氯化铈、氯化钕中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的稀土复合生物质基电容炭材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中制备的稀土生物质基电容炭材料用作电容炭、电极炭。