[发明专利]一种生物质碳基材料的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种生物质碳基材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)对白茅圆锥花序进行预处理得到生物质碳前驱体，将获得的生物质碳前驱体进行煅烧处理得到氮掺杂多孔碳纤维；

(2)将步骤(1)所述氮掺杂多孔碳纤维置于含pd²⁺离子的溶液中依次进行吸附、抽滤、干燥和还原处理，得到所述生物质碳基材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理包括用去离子水对所述白茅圆锥花序进行清洗，将清洗后的白茅圆锥花序进行水热反应；

优选地，所述水热反应使用聚四氟乙烯内衬的反应釜进行；

优选地，所述水热反应中反应釜的体积为20～150mL；

优选地，所述水热反应的温度为120～200℃；

优选地，所述水热反应的时间为5～20h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述生物质碳前驱体的室温干燥时间为2～8天；

优选地，所述室温干燥的温度为5～35℃。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述煅烧处理包括依次进行的升温煅烧处理、保温煅烧处理和降温煅烧处理；

优选地，所述升温煅烧处理的升温速率为2～15℃/min；

优选地，所述保温煅烧处理的温度为600～1000℃；

优选地，所述保温煅烧处理的时间为0.5～5h；

优选地，所述降温煅烧处理的降温速率为2～15℃/min；

优选地，所述降温煅烧处理的截至温度为5～35℃；

优选地，所述煅烧处理的氛围包括氨气氛围。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述含pd²⁺离子的溶液包括PdCl₂溶液；

优选地，所述PdCl₂溶液的浓度为0.01～4mg.mL^-1。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氮掺杂多孔碳纤维的添加量为50～500mg；

优选地，步骤(2)所述干燥处理的时间为5～30h；

优选地，所述干燥处理的温度为50～90℃。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述还原处理的氛围为H₂/Ar混合气体氛围；

优选地，所述H₂和Ar的体积比为(2～7％)：1。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述还原处理包括依次进行的升温还原处理、保温还原处理和降温还原处理；

优选地，所述升温还原处理的升温速率为2～15℃/min；

优选地，所述保温还原处理的温度为200～600℃；

优选地，所述保温还原处理的时间为0.5～5h；

优选地，所述降温还原处理的降温速率为2～15℃/min。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)对白茅圆锥花序进行预处理得到生物质碳前驱体，将获得的生物质碳前驱体依次进行的升温速率为2～15℃/min升温煅烧处理、温度为600～1000℃保温煅烧处理0.5～5h和降温速率为2～15℃/min降温煅烧处理得到氮掺杂多孔碳纤维；

(2)将添加量为50～500mg步骤(1)所述氮掺杂多孔碳纤维置于含浓度为0.01～4mg.mL^-1的pd²⁺离子的溶液中依次进行吸附、抽滤、干燥处理5～30h和升温速率为2～15℃/min升温还原处理、温度为200～600℃保温还原处理0.5～5h和降温速率为2～15℃/min降温还原处理，得到氮掺杂多孔碳纤维表面负载Pd纳米颗粒。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的生物质碳基材料的制备方法的应用，其特征在于，所述制备方法应用于净化甲醛的碳材料领域。