一种甘蔗渣基Ni制造技术

本发明专利技术涉及一种甘蔗渣基Ni

【技术实现步骤摘要】
一种甘蔗渣基Ni
2+
、Co
2+
离子掺杂生物炭材料的制备方法


[0001]本专利技术属于能源转化以及制氢
，具体的说，涉及一种甘蔗渣基Ni
2+
、Co
2+
离子掺杂生物炭材料的制备方法。

技术介绍

[0002]进入二十一世纪以来，全球矿物能源储量进一步被人类消耗，尽管现如今全球能源消耗增长速率放缓，但整体的能源消耗规模还在持续扩大，解决能源危机问题已刻不容缓。
[0003]随着氢能源的迅速发展，氢能源有望成为一种新能源。氢是一种“高能”二次能源，它不仅清洁、高效、低碳、可再生，还具有热值高、燃烧性能好、能耗小等优点。因而，在今后十年中，氢将成为洁净能源的发展趋势。从这一特性看，今后的电力供应将会从矿物资源中解脱出来。在过去的十年中，氢作为一种能量存储介质引起了研究机构和工业界的关注，并受到可再生能源发展的推动。电解水生产氢气被认为是最有效地使用剩余可再生资源，在各种制氢工艺中，以可持续发展为动力的电解水制氢技术是一项非常有前途的技术。电解水制氢由于其工艺简便、环境友好等优点，电解水法生产氢气具有很大的优越性。电解水制氢可以产生纯度非常高的氢气且对环境无污染，并且电解过程的能量输入可以来自可再生能源，从而将可再生能源转化成易存储的氢能。在电解水技术得到完善，且发电技术不断改进(太阳能、风能和核能大量用于发电)，使电能成本降低的情况下，电解水制氢在未来制氢工业中所占的比例将大大提高。而随着制氢技术的发展与完善，利用可再生资源制氢也将成为未来氢气生产的发展趋势。水电解技术由于其安全环保、经济适用和易于操作管理的特点，将会得到越来越多的应用，具有广阔的发展前景。随着现代工业的发展，水电解制氢的应用也越来越广泛, 电解水制氢被认为是生产氢气较有前景的技术。虽然电解水制取氢气有着很多其它制取氢气方法不可比拟的优点，却存在着一个很重要的缺点，即电耗大，成本高。因此，降低电解水制氢能耗可以说是一个极其重要的国际性课题。因此，有必要提供一种可降低电解水制氢能耗、提升辅助水电解制氢的电化学性能的生物炭材料的制备方法。

技术实现思路

[0004]为了克服
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种甘蔗渣基Ni
2+
、Co
2+
离子掺杂生物炭材料的制备方法，采用高温热解和水热炭化方法将Ni
2+
、Co
2+
离子掺杂入生物质材料中制成一种甘蔗渣基Ni
2+
、Co
2+
离子掺杂生物炭材料，比表面积较大，电化学性能较好，制备方法操作相对简单，制备周期较短，合成条件可控，实用性强，采用的原材料来源广泛，价格低廉，制备成本低，提升了辅助水电解制氢的电化学性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：所述的甘蔗渣基Ni
2+
、Co
2+
离子掺杂生物炭材料的制备方法包括以下步骤：1）活化甘蔗渣：
a、将废弃甘蔗渣洗净后烘干并粉碎，过60目筛备用；b、称取一定质量粉碎后的甘蔗渣与氢氧化钠或硫酸以固液比1:10~15的比例混合均匀，常温搅拌2h后超声处理1h，静置1~2h；c、将静置后的甘蔗渣抽滤，直至滤液为中性；d、将滤渣干燥然后粉碎至粉末状；2）热解法：a、称取一定质量步骤1）得到的活化甘蔗渣粉末放于石英舟中，置于管式炉中央，在氮气的保护下，以8~10℃/min升温到400℃，于400℃下保温2 h，在氮气的氛围下冷却到室温，得到黑色产物生物炭基材；b、称取一定量生物炭基材，加入不同浓度的Ni
2+
、Co
2+
离子溶液，以固液比1：15~20的比例混合并搅拌12h，然后用10mL去离子水洗涤后干燥至恒重；c、步骤b得到的样品放于石英舟中，置于管式炉中央，通入氮气20min后，以8~10℃/min升温到600℃~900℃，保温2 h，在氮气的氛围下冷却到室温，得到Ni
2+
/Co
2+
离子掺杂生物炭；d、将Ni
2+
/Co
2+
离子掺杂生物炭充分研磨过筛200目，称量保存备用；3）水热法：a、称取一定质量步骤1）得到的活化甘蔗渣粉末与一定浓度的Ni
2+
、Co
2+
离子溶液按1:10~15的质量比预先混合；b、将混合液置于反应釜中，将反应釜加热到预定温度180~220℃，水热炭化10~15 h后自然冷却至室温；c、将反应釜内混合物进行真空抽滤，用10mL去离子水洗涤，分离出的固相产物置于烘箱中100 ℃干燥12 h，研磨并过200目筛，制得Ni
2+
/Co
2+
离子掺杂生物炭，最后放入密封袋中保存。
[0006]进一步地，步骤1）b所述氢氧化钠和硫酸浓度均为1mol/L。
[0007]进一步地，步骤1）步骤d滤渣放入干燥箱中90~100℃干燥6h。
[0008]进一步地，步骤2）b所述Ni
2+
溶液浓度为0.015~0.035mol/L，Co
2+
溶液浓度为0.1~0.5mol/L。
[0009]进一步地，步骤3）a所述Ni
2+
、Co
2+
离子溶液浓度为0.2~0.4mol/L。
[0010]进一步地，步骤1）a所述废弃甘蔗渣用蒸馏水洗净3遍，放进90~100℃烘箱中烘干6h。
[0011]本专利技术的有益效果：1、本专利技术以来源丰富的农业废弃物生物质甘蔗渣为基体碳源，农业废弃物甘蔗渣来源广泛，价格低廉，将农业废弃物甘蔗渣转化为有用资源，可以废物利用，使废弃物生物质得到高值化利用，减轻对环境的污染，具有保护环境的作用。
[0012]2、本专利技术采用高温热解和水热炭化方法将Ni
2+
、Co
2+
离子掺杂入生物质材料中制成一种甘蔗渣基Ni
2+
、Co
2+
离子掺杂生物炭材料，制备工艺相对简单，制备成本低，制备周期较短，合成条件可控，实用性强，制备出来的生物炭是多孔材料，相对于纯生物炭具有更加丰富的孔隙结构和较大的比表面积，电化学性能较好，提升了辅助水电解制氢的电化学性能。
附图说明
[0013]图1是甘蔗渣700℃热解生物炭的SEM图；图2是掺杂Ni
2+
离子热解生物炭的红外光谱图；图3是掺杂Co
2+
离子热解生物炭的XRD图；图4是掺杂Ni
2+
离子热解生物炭的XRD图；图5 是不同浓度Ni
2+
离子掺杂PB700的LSV图。
具体实施方式
[0014]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
[0015]实施例1一种甘蔗渣基Ni
2+
、Co...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甘蔗渣基Ni
2+
、Co
2+
离子掺杂生物炭材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）活化甘蔗渣：a. 将废弃甘蔗渣洗净后烘干并粉碎，过60目筛备用；b. 称取一定质量粉碎后的甘蔗渣与氢氧化钠或硫酸以固液比1:10~15的比例混合均匀，常温搅拌2h后超声处理1h，静置1~2h；c. 将静置后的甘蔗渣抽滤，直至滤液为中性；d. 将滤渣干燥然后粉碎至粉末状；2）热解法：a. 称取一定质量步骤1）得到的活化甘蔗渣粉末放于石英舟中，置于管式炉中央，在氮气的保护下，以8~10℃/min升温到400℃，于400℃下保温2 h，在氮气的氛围下冷却到室温，得到黑色产物生物炭基材；b. 称取一定量生物炭基材，加入不同浓度的Ni
2+
、Co
2+
离子溶液，以固液比1：15~20的比例混合并搅拌12h，然后用10mL去离子水洗涤后干燥至恒重；c. 将步骤b得到的样品放于石英舟中，置于管式炉中央，通入氮气20min后，以8~10℃/min升温到600℃~900℃，保温2 h，在氮气的氛围下冷却到室温，得到Ni
2+
/Co
2+
离子掺杂生物炭；d. 将Ni
2+
/Co
2+
离子掺杂生物炭充分研磨过筛200目，称量保存备用；3）水热法：a. 称取一定质量步骤1）得到的活化甘蔗渣粉末与一定浓度的Ni
2+
、Co
2+
离子溶液按1:10~15的质量比预先混合；b. 将混合液置于反应釜中，将反应釜加热到预定温度180~220℃，水热炭化10 ~15h后...

【专利技术属性】
技术研发人员：常萌蕾，黄堪再，梁奋强，张济川，张玉媛，陈东初，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：