【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于炭材料，具体涉及一种胺功能化生物质超粒子炭球及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，主要由大气中二氧化碳浓度升高造成的温室效应和气候变化对人类生存产生重大威胁。从化石燃料燃烧的烟气中捕集二氧化碳是实现碳中和的关键路径。其中，液胺吸收法是最常用且成熟的方法之一，该方法选择性高，吸附容量大，但由于胺溶液易腐蚀、再生能耗高等缺点，不利于液胺吸收法的大规模推广和应用。固态胺能在保持高选择性的同时，降低再生能耗，展现出巨大的应用潜力。然而，想要负载/接枝能满足高二氧化碳吸附量的固体胺，要求载体有丰富的孔道和孔径分布。
2、现有技术中，cn117282402a公开了一种多孔炭固态胺吸附剂的制备方法及应用，以酚类化合物为前驱体，采用溶胶-凝胶法与硬模板相结合的方法制备多孔炭载体，最后通过浸渍法制备固态胺吸附剂。胺功能化后的炭基吸附剂对0.5％(体积分数)的二氧化碳吸附容量可达9.9％，w/w。cn114505055a公开了一种污泥基生物炭的制备方法及其在二氧化碳吸附上的应用，采用污泥和稻壳混合炭化后的产物与有机胺浸渍制得。材料具有极大的比表面积和较高的吸附效率。但对这些粉末态的吸附剂而言，胺负载/接枝带来更高吸附容量的同时也意味着大量孔道被占据，易出现孔道堵塞，阻碍气体扩散等问题，另一方面，大量使用粉末材料会堵塞管路设备，在吸附剂前后形成压力降，难以在工业上实现大批量应用。
3、成型的载胺吸附剂具有更稳定的形貌结构。现有技术中，cn111495410a公开了一种蜂窝陶瓷-多孔炭-有机胺整体式复合材料，
4、因此，当前亟需研发一种新型、高效且稳定的二氧化碳吸附材料，以克服现有技术中的孔道易堵塞、结构稳定性差等缺陷，以期推广到实际工业烟气中二氧化碳的吸附中。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种胺功能化超粒子炭球的制备方法和应用。本专利技术通过胺负载或原位自组装胺接枝法所得的成型的胺功能化超粒子炭球具有稳定的紧密网络拓扑结构、丰富的二氧化碳吸附位点和稳定的机械强度，由于天然高分子和多孔炭粉末胺负载或自组装过程中搭建了更多的介孔、大孔，在保证高胺接枝量的同时，保留了很多介孔结构，避免孔道堵塞。
2、本专利技术首先提供了一种胺(接枝)功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其包括以下步骤：
3、a、将有机胺和亲水性天然高分子、水混合均匀，再加入多孔炭，得混合液；
4、b、将步骤a所得混合液滴至超疏水表面成型，干燥后，得胺功能化生物质超粒子炭球；
5、步骤a中，所述有机胺为小分子有机胺类或高分子有机胺类中的至少一种；所述小分子有机胺类为四乙烯五胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺或五亚乙基六胺中的至少一种；所述高分子有机胺类为聚乙烯亚胺、聚苯胺、聚丙烯亚胺、聚烯丙胺、氨基树枝状聚合物或超支化多胺中的至少一种。
6、本专利技术中，为了混合更均匀，更好溶解，便于后续接枝、负载、组装，可先将亲水性天然高分子和水配制为亲水性天然高分子水溶液，再与有机胺混合均匀。
7、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤a中，所述亲水性天然高分子为壳聚糖、海藻酸盐、纳米纤维素或胶原中的至少一种。
8、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤a中，所述混合液中亲水性天然高分子的浓度为0.8～1.5wt.％。
9、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤a中，所述混合液中有机胺的浓度为2.0～6.0wt.％。
10、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤a中，所述混合均匀的方式为机械搅拌20～40min。有机胺和亲水性天然高分子、水混合搅拌20～40min后，会产生凝胶化产物，其粘度为3～40pa·s。
11、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤a中，所述多孔炭为椰壳炭、秸秆炭、煤基多孔炭、咖啡渣炭、松木炭中的至少一种。多孔炭可采用生物质慢速热解、快速热解或市购方式获取；多孔炭使用前，可先在105～120℃干燥12～24h。
12、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤a中，所述多孔炭的比表面积为500～2000m2/g，平均孔径为3～20nm，粒度为100～200目。
13、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤a中，所述混合液中多孔炭的浓度为1.0～10.0wt.％。
14、优选的，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤a中，当混合液中多孔炭的浓度为1.0～6.0wt.％时，所述有机胺选用小分子有机胺类或高分子有机胺类均可，并控制混合液中有机胺的浓度为2.0～6.0wt.％；
15、当混合液中多孔炭的浓度为6.0wt.％＜浓度≤10.0wt.％时，所述有机胺只能选用小分子有机胺类，并控制混合液中有机胺的浓度为2.0～4.0wt.％。
16、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤b中，所述超疏水表面为聚四氟乙烯板、聚丙烯腈板或全氟烷基烷氧基硅烷涂板。
17、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤b中，所述滴至超疏水表面具体为：单次液滴量为3～8μl，滴液装置与超疏水表面夹角20～90°，依次滴加形成单分散液滴。
18、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤b中，所述干燥的方式为：将液滴在-10～-50℃冷冻12～24h，然后再-10℃～-50℃和1.3～13pa真空下冻干8～12h。
19、其中，上述胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，步骤b中，当有机胺为小分子有机胺类时，所得胺功能化生物质超粒子炭球的介孔孔容为0.15～0.40cm3/g，平均孔径为20～28nm；当有机胺为高分子有机胺类时，所得胺功能化生物质超粒子炭球的介孔孔容为0.05～0.15cm3/g，平均孔径为4～8m。
20、本专利技术还提供了一种胺(接枝)功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其在上述胺(接枝)功能化生物质超粒子炭球的制备方法的基础上，步骤a中，还加入了有机溶剂，并在加入多孔炭后，移除有机溶剂，得到混合液。
21、其中，上述制备方法，步骤a中，所述有机溶剂为甲醇或乙醇。
22、其中，上述制备方法，步骤a中，所述有机溶剂和水的体积比为1：0.5～1。
23、其中，上述制备方法，步骤a中，所述有机溶剂的加入方式为：先将有机胺和有机溶剂混匀(机械搅拌20～40min)，再与亲水性天然高分子、水混合均匀。
24、其中，上述制备方法，步骤a中，所述移除有机溶剂的方式为室温本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：至少满足下列的一项：
3.根据权利要求2所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1～3任一项所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：至少满足下列的一项：
5.根据权利要求1～4任一项所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：步骤A中，还加入了有机溶剂，并在加入多孔炭后，移除有机溶剂，得到混合液。
6.根据权利要求5所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：至少满足下列的一项：
7.胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：至少满足下列的一项：
9.胺功能化生物质超粒子炭球，其采用权利要求1～4任一项所述的制备方法制备所得，或采用权利要求5或6所述的制备方法制备所得，或采用权利要求7或8所
10.权利要求9所述的胺功能化生物质超粒子炭球在二氧化碳吸附剂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：至少满足下列的一项：
3.根据权利要求2所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1～3任一项所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：至少满足下列的一项：
5.根据权利要求1～4任一项所述的胺功能化生物质超粒子炭球的制备方法，其特征在于：步骤a中，还加入了有机溶剂，并在加入多孔炭后，移除有机溶剂，得到混合液。
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