一种海枣叶生物质多孔活性炭及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种海枣叶生物质多孔活性炭，属于植物资源化利用及电容器技术领域。所述活性炭是以海枣叶为原料，经除尘及干燥后进行碳化处理，然后将碳化后的海枣叶与活化剂混合并在惰性气氛下进行高温活化处理，最后经酸处理，洗涤，过滤，干燥的方法制备得到。本发明专利技术还提供所述活性炭的制备方法及应用。本发明专利技术以来源丰富、易于存活且生长周期短的海枣叶为原料，生产工艺简单易行、易于工业化，且能带来良好经济效益，有利于生物资源充分利用。本发明专利技术制备得到的海枣叶多孔活性炭比表面积大，孔隙发达，孔径分布均匀，将其作为电容器的电极材料，比电容高，循环稳定性优异，在电力变电站和电动汽车蓄电池、水净化等领域均具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种海枣叶生物质多孔活性炭及其制备方法和应用
本专利技术属于植物资源化利用及电容器
，具体为一种海枣叶生物质多孔活性炭及其制备方法和应用。
技术介绍
21世纪以来，伴随着人口急剧增长和社会经济快速发展，传统石油能源资源日渐短缺及其带来的环境污染问题使人类可持续发展面临着重大的考验。为了满足社会消费需求和环保要求，越来越多的研究者开始致力于探索成本低廉、原料丰富、循环寿命长且安全环保的新型绿色能源。超级电容器因其具有功率密度高、循环寿命长、充放电迅速、绿色环保等优点，被广泛应用于电动汽车、无轨电车、柔性器材、航空航天等诸多领域。因此，对于开发比容量高、价格低廉的超级电容器电极材料已是刻不容缓。近年来，尽管新的超级电容器电极材料层出不穷，但活性炭由于具有高比表面积、发达孔隙结构、良好稳定性和导电性、价格低廉等优点，而成为超级电容器电极材料的首选或基底材料。目前，全世界活性炭的年需求量大约在500万吨以上，国内年需求量在100万吨以上，且具有高比表面积的碳材料市场售价达50-100美元每千克。其中，利用纯天然生物质材料制备的多孔活性炭材料具有广阔应用前景。生物质多孔炭的原料来源丰富，成本低廉，完全符合绿色环保和资源可持续发展的要求，且生物质炭制备流程简单可控，具有可规模化生产的特点。我国生产的商用活性炭主要原料为煤炭、木材等，虽然技术相对成熟，但性能有待提高，且长期使用煤炭、木材不利于环境保护，成本难以下降。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种以海枣叶为原料制备的海枣叶生物质多孔活性炭；目的之二在于提供所述海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法，目的之三在于提供所述海枣叶生物质多孔活性炭的应用。本专利技术目的通过以下技术方案来实现：一种海枣叶生物质多孔活性炭，所述活性炭是以海枣叶为原料，经除尘及干燥后进行碳化处理，然后将碳化后的海枣叶与活化剂混合并在惰性气氛下进行高温活化处理，最后经酸处理，洗涤，过滤，干燥的方法制备得到。一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法，包括以下步骤：1)预处理：将海枣叶洗涤除尘，经干燥，粉碎，即得海枣叶粉末原料；2)碳化处理：将海枣叶粉末原料在惰性气体氛围下升温至预烧温度，预烧后再升温至煅烧温度，保温煅烧后冷却至室温，即得海枣叶碳化产物；3)高温活化：将海枣叶碳化产物与活化剂混合，在惰性气体氛围下进行高温活化处理，最后经酸性溶液处理，洗涤、过滤、干燥即得海枣叶生物质多孔活性炭。作为本专利技术所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法的一个具体实施例，步骤1)中，所述海枣叶洗涤除尘采用去离子水和酒精交替洗涤；所述干燥温度为60～80℃，时间为24～36h；所述粉碎为裁剪成碎片后粉碎或研磨成粉末。作为本专利技术所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法的一个具体实施例，步骤2)中，所述预烧温度为300～500℃，时间为1～3h；所述煅烧的温度为600～800℃，时间为1～5h。作为本专利技术所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法的一个具体实施例，步骤2)中，所述升温至预烧温度的升温速率为1～10℃/min,所述升温至煅烧温度的升温速率为1～10℃/min。作为本专利技术所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法的一个具体实施例，步骤3)中，所述活化剂为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氯化锌、磷酸中的一种或两种以上的混合物，且所述活化剂与海枣叶碳化产物的质量比为1～6：1。作为本专利技术所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法的一个具体实施例，步骤3)中，所述高温活化处理的温度为900～1000℃，时间为0.5～3h，升温速率1～5℃/min；所述干燥温度为90～110℃，时间为6～12h。作为本专利技术所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法的一个具体实施例，步骤3)中，所述酸性溶液为盐酸或硝酸，浓度为0.5～3mol/L。一种海枣叶生物质多孔活性炭的应用，所述活性炭在电容器中的应用。作为本专利技术所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的应用的一个具体实施例，所述活性炭用作电容器或超级电容器的电极材料。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用了来源丰富、易于存活且生长周期短的海枣叶为原料，生产工艺简单易行、易于工业化生产，且能带来良好经济效益，有利于生物资源充分利用和社会可持续发展。2、本专利技术制备的海枣叶多孔活性炭比表面积大，孔隙发达，孔径分布均匀，将其作为电极材料，比电容高，循环稳定性优异，在电容器、催化剂载体、水净化、锂硫电池等储能领域均具有良好的应用前景。附图说明图1为实施例2海枣叶生物质多孔活性炭的扫描电镜(SEM)图。图2为实施例2海枣叶生物质多孔活性炭的氮气吸脱附曲线图。图3为实施例2海枣叶生物质多孔活性炭的孔径分布曲线图。图4为实施例2海枣叶生物质多孔活性炭电极在5mV/s扫速下的循环伏安曲线(CV)图。图5为实施例2海枣叶生物质多孔活性炭电极在1A/g电流密度下的恒流充放电曲线(GCD)图。图6为实施例2海枣叶生物质多孔活性炭组装的超级电容器在1A/g电流密度下的循环寿命曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合具体原理及制备步骤对本专利技术一种海枣叶生物质多孔活性炭及其制备方法和应用进行详细说明。本专利技术提供一种海枣叶生物质多孔活性炭，所述活性炭是以海枣叶为原料，经除尘及干燥后进行碳化处理，然后将碳化后的海枣叶与活化剂混合并在惰性气氛下进行高温活化处理，最后经酸处理，洗涤，过滤，干燥的方法制备得到。本专利技术以海枣叶为原料，经碳化及高温活化制备得到的海枣叶生物质多孔活性炭。海枣(枣椰树)：枣椰树中文名称罗比亲王海枣，别名海枣，棕榈科，原产地印度、中南半岛，是木质化的草本植物。海枣是干热地区重要果树作物之一，且有大面积栽培。除果实供食用外，其花序汁液可制糖，叶可造纸，树干作建筑材料与水槽，树形美观，常作观赏植物。海枣是一种极易生存且生长快速的草本植物。目前海枣叶资源的研究和开发仍处于起步阶段，因此，研究制备海枣叶生物质多孔碳材料具有十分重要的意义。本专利技术还提供一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法，包括：步骤1)预处理将海枣叶洗涤除尘，经干燥，粉碎，即得海枣叶粉末原料。具体地，将新摘取海枣叶用去离子水和酒精交替洗涤多次，除去灰尘等残留物，然后置于鼓风干燥箱内，在60～80℃下干燥24～36h，把干燥后的海枣叶裁剪成碎片后粉碎或研磨成粉末，即获得干燥的海枣叶粉末原料。将新摘取海枣叶用去离子水和酒精交替洗涤多次除去表面灰尘等其他杂质，然后置于鼓风干燥箱内，在60～80℃下干燥24～36h尽可能将碳源中水分去除，留下有机物质以供煅烧处理，干燥成枯黄色即可，然后将海枣叶裁剪成0.01～1cm2大小的碎片或将研磨成粉末，可大大增加质量密度，减少需要装载的体积容量，便于煅烧。步骤2)碳化处理将海枣叶粉末原料在惰性气体氛围下升温至预烧温度，预烧后再升温至煅烧温度，保温煅烧后冷却至室温，即得海枣叶碳化产物。具体地，将步骤1)制备得到的海枣叶粉末原料置于高温管式炉中，在惰性气体保护下以1～10℃/min的升温速率升温至预烧温度300～500℃，预烧1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海枣叶生物质多孔活性炭，其特征在于，所述活性炭是以海枣叶为原料，经除尘及干燥后进行碳化处理，然后将碳化后的海枣叶与活化剂混合并在惰性气氛下进行高温活化处理，最后经酸处理，洗涤，过滤，干燥的方法制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种海枣叶生物质多孔活性炭，其特征在于，所述活性炭是以海枣叶为原料，经除尘及干燥后进行碳化处理，然后将碳化后的海枣叶与活化剂混合并在惰性气氛下进行高温活化处理，最后经酸处理，洗涤，过滤，干燥的方法制备得到。2.如权利要求1所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)预处理：将海枣叶洗涤除尘，经干燥，粉碎，即得海枣叶粉末原料；2)碳化处理：将海枣叶粉末原料在惰性气体氛围下升温至预烧温度，预烧后再升温至煅烧温度，保温煅烧后冷却至室温，即得海枣叶碳化产物；3)高温活化：将海枣叶碳化产物与活化剂混合，在惰性气体氛围下进行高温活化处理，最后经酸性溶液处理，洗涤、过滤、干燥即得海枣叶生物质多孔活性炭。3.如权利要求2所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述海枣叶洗涤除尘采用去离子水和酒精交替洗涤；所述干燥温度为60～80℃，时间为24～36h；所述粉碎为裁剪成碎片后粉碎或研磨成粉末。4.如权利要求2所述一种海枣叶生物质多孔活性炭的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述预烧温度为300～500℃，时间为1～3h；所述煅烧的温度为600～...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁慧琳，罗琛，李松涛，蔡刚林，鲁群，黄霞，骆彦凌，
申请(专利权)人：成都城电电力工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51