[发明专利]一种生物质碳基材料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种生物质碳基材料的制备方法及其应用。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，将静置后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。本发明中以生物质白茅圆锥花序为前驱体，制备了一种生物质碳基材料，该材料是由富氮结构的多孔碳和Pd纳米颗粒组成，依次作用于甲醛的吸附和降解，从而实现室温净化室内甲醛污染的目标。

技术领域

本发明涉及净化甲醛的碳材料领域，涉及一种生物质碳基材料的制备方法及其应用。

背景技术

甲醛作为挥发性有机化合物之一，被广泛认为是一种有毒有害的室内空气污染物，从家具和建筑材料中释放出来，对人类健康造成负面影响，如慢性支气管炎、刺激眼睛，甚至诱发癌症。为了改善室内空气质量，有效地去除室内甲醛污染物已迫在眉睫。目前，室内甲醛污染物的去除主要有吸附法、催化氧化法、等离子体氧化法等。在这些有前景的技术中，多孔碳材料的吸附是一种古老的技术，但有助于提高室温下催化氧化甲醛的能力，因此一种高效的室温催化剂通常应该具有很强的吸附能力。理论上，甲醛分子是一种极性分子，含有羰基氧原子，其上的孤对电子与路易斯酸位点相互作用，容易形成吸附态甲醛。同时，甲醛分子中的羰基碳原子会使电子云向氧原子倾斜。因此，羰基碳原子具有亲电性，通常与路易斯碱位点作用。因此，在吸附剂框架表面构建新颖的路易斯酸碱对结构以提高对甲醛的吸附能力是合理可行的。研究表明，通过构建富氮结构，中性多孔碳表面可以被有效极化，进而提升其吸附性能。

生物质，包括植物秸秆、果皮，甚至动物粪便，是一种可再生资源，也是一把“双刃剑”。如果使用得当，可以造福人类，但如果随意丢弃，可能会污染周围环境。

CN 103433001 A公开了一种生物质砷吸附材料的制备方法，将含有蛋白质的花生藤蔓改性，利用酵母菌及环糊精对五价砷离子的螯合、吸附作用，将五价砷离子的吸附量提升。利用生物质来提高材料的吸附性能，但是用该方法制备的吸附材料对甲醛的吸附力较弱，达不到甲醛的吸附要求。

CN 109126730 A公开了一种生物质多孔吸附材料及其制备方法与应用，采用辐照能有效破坏原料生物质材料的纤维内部结构，生物质吸附材料一步在生物质分子主链上引入胺基，实现生物质多孔材料的功能化，增加材料的比表面积，提高材料的吸附力。该方法采用辐照空气中生物质材料的方法，会产生光污染。另外，将辐照处理后的生物质材料进行处理，处理过程包括冰冻、常温搅拌、过滤、水洗等，制备过程复杂，生产成本高，不适合大规模生产。

因此，如何制备一种成本低可大规模生产的高效净化甲醛的生物质碳基材料，是本领域重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质碳基材料的制备方法及其应用，在具有高效净化室内甲醛污染效果的同时，具备制备成本的经济性和大规模生成的可行性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种生物质碳基材料的制备方法，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、干燥处理和还原处理，得到所述生物质碳基材料。