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专利号: 2021112971355
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种树叶基氮掺杂多孔炭的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:将树叶基生物质清洗干燥后研磨,得到生物质粉体材料;称取一定量生物质粉体材料,使其浸泡在含有半纤维素酶的乙酸‑乙酸钠缓冲溶液中,恒温静置一段时间进行酶解,然后过滤,水洗,干燥,得到物料A;

步骤二:将物料A在惰性气体氛围中进行预碳化,冷却至室温后研磨成粉,得到物料B;

步骤三:按质量比分别称量物料B与氮源、活化剂碳酸氢钾和氢氧化钾,置于真空球磨罐中,待罐内抽真空后,进行真空高能机械力球磨;将球磨混合物在惰性气体氛围中进行高温碳化,得到物料C;

步骤四:将物料C先进行酸洗,再水洗至滤液呈中性,干燥后得到氮掺杂多孔碳材料。

2.根据权利要求1所述的一种树叶基氮掺杂多孔炭的制备方法,其特征在于,步骤一中所述树叶基生物质为柏树叶。

3.根据权利要求1所述的一种树叶基氮掺杂多孔炭的制备方法,其特征在于,步骤一中所述半纤维素酶的酶活为100~500U/g;乙酸‑乙酸钠缓冲溶液的pH为4.0~6.0;酶解温度为40~70℃,酶解时间为12~48h。

4.根据权利要求1所述的一种树叶基氮掺杂多孔炭的制备方法,其特征在于,步骤二中预碳化升温速率为5℃/min,升温至400℃后维持2h,之后以5℃/min降温至300℃,再冷却至室温。

5.根据权利要求1所述的一种树叶基氮掺杂多孔炭的制备方法,其特征在于,步骤三中高温碳化的过程是:以5℃/min的速率升温至300℃维持2h,然后以5℃/min的速率升温至

900℃维持2h,接着以5℃/min降温至400℃,再自然冷却至室温。

6.根据权利要求1所述的一种树叶基氮掺杂多孔炭的制备方法,其特征在于,步骤三中的氮源为三聚氰胺、双氰胺、尿素中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种树叶基氮掺杂多孔炭的制备方法,其特征在于,步骤三中物料B与氮源、碳酸氢钾和氢氧化钾的质量比为1:3:3:1。

8.根据权利要求1所述的一种树叶基氮掺杂多孔炭的制备方法,其特征在于,步骤三中真空高能机械力球磨的条件为:转速为300rpm,时间30min,其中顺时针15min,逆时针

15min。

9.根据权利要求1所述的一种树叶基氮掺杂多孔炭的制备方法,其特征在于,步骤四中的酸洗采用的是1mol/L稀盐酸溶液在60℃、300rpm下酸洗3h。

10.根据权利要求1所述的方法制备所得的氮掺杂多孔碳材料在全pH范围内的氧还原电催化方面的应用。