【CN109825494A】一种生物炭基材料的制备方法、生物炭基材料及其应用【专利】
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》范文
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》篇一摘要：本文旨在探讨生物质基碳材料的制备方法及其在环境与能源领域的应用。
首先，我们将概述生物质基碳材料的基本概念和重要性。
接着，我们将详细描述其制备方法，包括原材料的选择、处理工艺和关键技术。
随后，我们将探讨这些材料在环境修复、能源存储和转换以及环境友好的能源利用等方面的应用。
最后，我们将对生物质基碳材料的发展前景进行展望。
一、引言随着人类对可再生能源和环保技术的需求日益增长，生物质基碳材料因其来源广泛、成本低廉、环境友好等优点，受到了广泛关注。
这类材料以生物质为原料，通过特定的热解、活化等工艺制备而成，具有优异的物理化学性能，如高比表面积、良好的导电性和化学稳定性。
在环境与能源领域，生物质基碳材料的应用具有巨大的潜力和广阔的前景。
二、生物质基碳材料的制备1. 原材料选择：生物质基碳材料的原材料主要包括农业废弃物、木材、纤维素、果壳等。
这些原料具有可再生、可降解的特点，是制备生物质基碳材料的理想选择。
2. 处理工艺：生物质基碳材料的制备过程主要包括预处理、碳化和活化三个步骤。
预处理阶段主要是对原料进行清洗、破碎和干燥；碳化阶段是通过高温热解将原料转化为碳材料；活化阶段则是通过化学或物理方法进一步增加碳材料的比表面积和孔隙结构。
3. 关键技术：在制备过程中，需要掌握的关键技术包括温度控制、气氛调节、催化剂的使用等。
这些技术对最终产品的性能和质量有着至关重要的影响。
三、生物质基碳材料在环境与能源中的应用1. 环境修复：生物质基碳材料因其大的比表面积和丰富的孔隙结构，具有良好的吸附性能，可应用于废水处理、重金属离子吸附、气体净化等领域。
此外，其还可以作为催化剂或催化剂载体，提高环境修复的效率。
2. 能源存储和转换：生物质基碳材料在能源存储和转换方面也具有广泛的应用。
例如，可作为锂离子电池、钠离子电池、超级电容器的电极材料，提高电池的能量密度和功率密度。
此外，还可以作为燃料电池的催化剂载体或电解质添加剂，提高燃料电池的性能。
《2024年生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》范文
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》篇一摘要：本文详细介绍了生物质基碳材料的制备方法，包括其原料选择、制备工艺以及性能特点。
同时，探讨了生物质基碳材料在环境与能源领域的应用，包括其在污染物处理、能源储存与转化等方面的作用，并对其未来发展进行了展望。
一、引言随着人类对可再生能源和环保技术的需求日益增长，生物质基碳材料因其来源广泛、环境友好、可再生的特点，受到了广泛关注。
生物质基碳材料以生物质为原料，通过特定的碳化工艺制备而成，具有优异的物理化学性能，在环境与能源领域具有广阔的应用前景。
二、生物质基碳材料的制备1. 原料选择生物质基碳材料的原料主要包括农业废弃物、林业剩余物、水生植物等。
这些原料具有可再生、低成本的优点，是制备生物质基碳材料的理想选择。
2. 制备工艺生物质基碳材料的制备工艺主要包括炭化、活化、表面改性等步骤。
炭化过程是通过热解将生物质转化为碳质材料；活化过程则通过物理或化学方法进一步提高材料的孔隙结构和比表面积；表面改性则通过引入功能基团或杂质元素来改善材料的性能。
3. 性能特点生物质基碳材料具有优异的导电性、良好的化学稳定性、较高的比表面积和丰富的孔隙结构等特点，使其在环境与能源领域具有广泛应用。
三、生物质基碳材料在环境与能源中的应用1. 环境领域应用（1）污染物处理：生物质基碳材料具有优异的吸附性能，可用于处理水体和空气中的有机污染物、重金属离子等。
其大比表面积和丰富孔隙结构使得吸附效果显著。
（2）二氧化碳捕获：生物质基碳材料可作为二氧化碳的吸附剂或储存介质，有助于减缓温室效应。
（3）废水处理：生物质基碳材料可应用于废水处理中的生物反应器，提高废水处理效率。
2. 能源领域应用（1）能源储存：生物质基碳材料可作为锂离子电池、超级电容器的电极材料，提高能源储存密度和循环稳定性。
（2）太阳能电池：生物质基碳材料可应用于太阳能电池的电极和电解质中，提高太阳能的转换效率。
（3）燃料电池：生物质基碳材料可作为燃料电池的催化剂载体，提高催化剂的活性和稳定性。
生物基炭材料的制备和应用研究
生物基炭材料的制备和应用研究在近年来，随着环保意识的增强和资源枯竭的警醒，越来越多的人开始关注生物基炭材料的制备和应用研究。
生物基炭材料是一种基于生物质制备的炭材料，其制备过程不仅可以有效地利用农副产品、家庭废弃物等生物质资源，还可以减少二氧化碳排放，有效地降低环境污染。
本文将对生物基炭材料的制备方法和应用研究进行探讨。
一、制备方法生物基炭材料的制生过程主要涉及两个方面，即生物质的加工和炭化过程。
关于生物质加工，主要是将生物质经过切割、压缩等方式加工成一定规格的颗粒状，方便进行后续的炭化处理。
炭化处理是将生物质经过一定的热处理，将其内部结构发生改变，转化成炭质。
目前比较常见的炭化方法有高温炭化、热解炭化、气化炭化、水热炭化等，这些方法的不同使得生物基炭材料的物理、化学性质均有所差异。
二、应用研究生物基炭材料不仅可以作为生物肥料、土壤改良剂等农业用途，还可以制作多种炭制品，如生物基活性炭、生物基吸附剂等，这些应用研究正逐步拓宽着生物基炭材料的应用领域。
首先，生物基活性炭可以应用于冶金、制药、食品加工等行业中，不仅能够吸附大量的有害物质，比如重金属离子、有机化合物等，还能够起到气体净化的作用。
其次，生物基吸附剂也是一种具有广阔应用前景的产品品种。
在水处理、医药、化学领域等社会生活中，生物基吸附剂的应用研究是目前较为前沿的研究方向。
生物基吸附剂不仅可以去除水污染物、医药中的有害物质，对环境污染问题也能够起到一定的净化作用。
最后，生物基炭材料还有一大应用领域就是用于锂电池、超级电容器等新能源产业中，其在电导率、稳定性等方面性质表现较为优异。
三、展望实现可持续发展是人类的目标，而生物基炭材料的制备和应用研究将在实现这一目标上扮演着重要的角色。
虽然制备和应用研究有很多已有的探索和实践，但与其它材料相比，生物基炭材料的完善和推广仍需进一步的加强，特别是在炭化方法、材料性能等方面的研究需进一步深入和完善。
结语在世界资源变得更为匮乏的今天，生物基炭材料将会是有广阔前景的一项产业，作为一项环保的、可持续的绿色技术，生物基炭材料的研究将对未来产业发展和环境保护有着至关重要的作用。
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》范文
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》篇一摘要：本文综述了生物质基碳材料的制备方法、性质特点及其在环境与能源领域的应用。
随着对可再生能源和环保材料需求的增加，生物质基碳材料因其来源广泛、成本低廉、环境友好等优点，逐渐成为研究的热点。
本文旨在全面介绍生物质基碳材料的制备工艺及其在环境治理和能源开发中的应用前景。
一、引言生物质基碳材料是指以生物质为原料，通过特定的工艺方法制备得到的碳材料。
生物质包括农作物废弃物、林木废弃物、城市垃圾等，利用这些物质进行碳材料的制备不仅可解决环境问题，而且对开发绿色、可再生的新能源具有深远的意义。
本文旨在全面分析生物质基碳材料的制备过程以及其在环境与能源领域的具体应用。
二、生物质基碳材料的制备方法（一）热解法热解法是生物质基碳材料的主要制备方法之一。
将生物质材料在高温、无氧或低氧条件下进行热解，得到碳材料。
这种方法简单易行，且碳产率高。
（二）化学活化法化学活化法是通过化学试剂与生物质材料进行反应，再经过高温处理得到碳材料的方法。
这种方法可以调节碳材料的孔隙结构和表面性质。
（三）气相沉积法气相沉积法是在特定条件下，通过气相中的有机物分解并沉积在基体上，形成碳材料的方法。
这种方法可以制备出具有特定结构和性能的碳材料。
三、生物质基碳材料的性质与特点（一）多孔性生物质基碳材料具有丰富的孔隙结构，包括微孔、介孔和大孔等，有利于吸附和分离环境中的有害物质。
（二）高比表面积生物质基碳材料具有较高的比表面积，能够提供更多的反应活性位点，提高其在催化、吸附等反应中的效率。
（三）良好的导电性经过适当的处理，生物质基碳材料具有良好的导电性，可应用于电化学储能器件和电极材料等领域。
四、生物质基碳材料在环境与能源领域的应用（一）环境治理方面的应用生物质基碳材料因其多孔性和高比表面积的特点，常被用于吸附和分离环境中的有害物质，如重金属离子、有机污染物等。
此外，还可用于制备催化剂及其载体，提高污染物的降解效率。
生物活性碳材料的制备及其在环境治理中的应用
生物活性碳材料的制备及其在环境治理中的应用随着人类经济社会的迅速发展和人口增长，环境污染问题日益突出，严重影响着人类的健康和生存环境。
在这其中，水污染和空气污染是最严重的。
生物活性碳材料作为一种新型环境材料，为解决环境污染问题提供了一种新的可能。
本文将介绍生物活性碳材料的制备方法以及在水污染和空气污染治理中的应用情况。
一、生物活性碳材料的制备方法生物活性碳材料的制备方法主要有热解碳化法和化学活化法两种。
其中，热解碳化法是将固体生物质在高温下分解碳化，制得生物活性炭材料；而化学活化法则是在生物炭材料中添加化学试剂进行活化，得到具有很高表面积和孔隙度的生物活性炭材料。
热解碳化法制备生物活性炭材料的过程中，需要小心控制热解条件，以防止物质的过度分解从而破坏材料结构。
此外，在生物炭材料的制备过程中应选择高质量的原材料，并根据目标应用需求和环境条件合理选择制备方法。
化学活化法制备的生物活性碳材料，具有比热解碳化法制备的材料更高的孔隙度和比表面积，因此具有更高的吸附能力和催化活性。
在化学活化法中，常用的活化剂有氢氧化钾、磷酸、氢氧化钠等。
二、生物活性碳材料在水污染治理中的应用1. 生物活性碳材料的吸附性能生物活性碳材料具有高的孔隙度和比表面积，因此具有优异的吸附性能，可以去除水中的污染物，包括有机物、重金属离子等。
2. 生物活性碳材料的生物降解性能生物活性碳材料是由生物质制备而成，在水环境中具有良好的生物降解性能，能够被自然环境迅速分解，有效防止污染物长时间滞留在水环境中。
3. 生物活性碳材料的抗生物降解性能与其他吸附剂相比，生物活性炭材料具有优良的抗生物降解性，不会被微生物降解产生新的污染物，所以其在水污染治理中具有广泛的应用前景。
三、生物活性碳材料在空气污染治理中的应用生物活性碳材料也在空气污染治理中得到了广泛应用，主要应用于恶臭气体的治理和挥发性有机物（VOCs）的除异味治理。
生物活性碳材料具有高表面积和孔隙度，具有独特的吸附特性，可以吸附和分解恶臭气体和VOCs等无机和有机气态污染物，有效地净化空气。
生物炭基肥料的制备方法及其在农业中的应用研究进展
生物炭基肥料的制备方法及其在农业中的应用研究进展生物炭基肥料是一种利用生物质材料经过热解和碳化等处理制得的肥料，具有优良的肥料性能和环境友好性。
其制备方法可分为两个步骤：生物质材料的热解与炭化，以及生物炭的后处理。
生物质材料的热解与炭化是生物炭基肥料制备过程中的关键步骤。
这一步骤中，生物质材料先经过热解，将其内部的水分和挥发性物质去除，然后在高温条件下进一步进行碳化，使生物质材料中的碳元素形成氧化物和碳化物。
热解和碳化过程会释放出大量的热能和气体，需要通过控制热解和碳化条件来确保制备得到的生物炭具有较高的碳含量和较低的残留物含量。
生物炭的后处理包括粉碎、筛分和活化等步骤。
粉碎是将制备得到的生物炭破碎成均匀的颗粒；筛分则是按照粒径的要求将粉碎后的生物炭进行分级；而活化则是在高温条件下进一步增加生物炭的表面积和孔容量，提高其肥料性能。
生物炭基肥料具有优良的肥料性能和环境友好性，在农业中已有广泛的应用。
一方面，生物炭基肥料富含有机物和营养元素，可以直接作为土壤改良剂和有机肥料使用，提高土壤肥力。
生物炭具有良好的吸附性能，可以吸附土壤中的重金属和有机污染物，减少其对农作物的毒害。
生物炭还具有保水保肥效果，可以提高土壤水分保持能力和养分利用效率，减少农业生产中的水肥流失现象。
生物炭基肥料在提高土壤肥力、保护环境和提高农业可持续性方面具有广泛的应用潜力。
当前对于生物炭基肥料的研究仍存在一些问题和挑战。
一方面，生物炭的制备方法和工艺仍有待优化和改进，以进一步提高生物炭的质量和性能。
对于生物炭在土壤中的行为和作用机制，以及其与作物生长和环境因子的相互关系尚不清楚，需要进一步深入的研究。
生物炭的市场化应用和推广也需要进行技术和政策的支持，以促进其在农业中的广泛应用。
生物炭基肥料是一种具有良好肥料性能和环境友好性的肥料，其制备方法和应用研究已取得了一定的进展。
但仍需要进一步优化制备方法、深入研究其作用机制，并加强生物炭的市场化应用和推广，以促进其在农业中的广泛应用。
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》范文
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》篇一一、引言随着人类对可再生能源和环保材料的需求日益增长，生物质基碳材料因其可持续性、低成本和高性能等特点，逐渐成为研究热点。
本文旨在探讨生物质基碳材料的制备方法，并分析其在环境与能源领域的应用。
二、生物质基碳材料的制备1. 材料来源生物质基碳材料主要来源于农业废弃物、林业残余物、城市固体废弃物等可再生资源。
这些生物质材料富含碳元素，经过特定的处理工艺可转化为碳材料。
2. 制备方法（1）物理法：包括炭化、活化等过程，通过控制温度、气氛和时间等参数，将生物质转化为碳材料。
（2）化学法：利用化学试剂与生物质反应，通过碳化、交联等过程制备碳材料。
（3）生物法：通过微生物的作用，将生物质转化为碳材料。
此方法环保且成本低，具有较大的应用潜力。
三、生物质基碳材料在环境领域的应用1. 污水处理生物质基碳材料具有优异的吸附性能，可用于污水处理中的重金属离子、有机污染物等的去除。
其大比表面积和丰富的孔隙结构，使得吸附效果显著。
2. 空气净化生物质基碳材料可吸附空气中的有害气体和颗粒物，提高空气质量。
同时，其表面可负载催化剂，用于催化氧化或还原反应，进一步净化空气。
3. 土壤修复生物质基碳材料可改善土壤结构，提高土壤肥力。
同时，其吸附性能有助于吸附土壤中的重金属离子和有机污染物，修复受污染的土壤。
四、生物质基碳材料在能源领域的应用1. 锂离子电池生物质基碳材料具有高的比表面积和良好的导电性，是锂离子电池的理想电极材料。
其优异的电化学性能使得锂离子电池具有较高的能量密度和循环稳定性。
2. 燃料电池生物质基碳材料可作为燃料电池的催化剂载体或电极材料，提高燃料电池的性能。
其良好的导电性和化学稳定性，使得燃料电池具有较高的功率密度和稳定性。
3. 太阳能电池生物质基碳材料可应用于太阳能电池的透明导电层或电极材料，提高太阳能的利用率。
其优良的透光性和导电性，有助于提高太阳能电池的光电转换效率。
生物炭基肥料的制备方法及其在农业中的应用研究进展
生物炭基肥料的制备方法及其在农业中的应用研究进展
生物炭基肥料是一种以生物炭为主要成分的肥料，其制备方法主要包括生物质炭化、
生物炭活化等步骤。
在农业中的应用研究进展主要涉及生物炭基肥料对作物生长的影响、
土壤改良效果以及对农业可持续发展的贡献等方面。
生物炭的制备方法多种多样，常见的方法包括热解法、微波炭化法、气相煤化法等。
热解法是最常用的方法之一。
这种方法将经过预处理的生物质放入炭化反应器中，通过控
制温度、压力和反应时间，使生物质炭化产生生物炭。
生物炭的活化方法主要有物理活化、化学活化和生物活化等，其中化学活化是较为常用的一种方法，通过使用化学物质来改变
生物炭的性质和结构。
1. 作物生长促进：生物炭基肥料中的生物炭可以提供植物所需的养分，并改善土壤
物理性质，促进根系生长和水分吸收。
研究表明，生物炭可以增加土壤可获得氮的量，提
高土壤氮的利用效率；生物炭还可以降低土壤中的重金属含量，改善土壤质量，减少土壤
侵蚀。
2. 土壤改良效果：生物炭具有多孔性和高比表面积的特点，能够增加土壤的通气性
和保水能力，改善土壤结构，促进土壤微生物活动。
研究表明，生物炭可以提高土壤团粒
稳定性，增加土壤孔隙度，有助于根系的伸展和营养吸收；生物炭还可以提高土壤有机质
含量，增加土壤肥力。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910216077.5
(22)申请日 2019.03.21
(71)申请人 上海交通大学
地址 201100 上海市闵行区东川路800号交
通大学材料楼F楼521室
(72)发明人 赵玲 肖冬林 曹心德 刘阳
续晓云 仇浩
(74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569
代理人 瞿晓晶
(51)Int.Cl.
C12N 11/14(2006.01)
C12N 11/10(2006.01)
C12N 11/04(2006.01)
C02F 3/34(2006.01)
C12R 1/38(2006.01)
C02F 101/34(2006.01)
(54)发明名称一种生物炭基材料的制备方法、生物炭基材料及其应用(57)摘要本发明提供了一种生物炭基材料的制备方法、生物炭基材料及其应用，属于有机物降解技术领域。
所述制备方法包括：将无机盐液体培养基与生物炭混合，得到混合物，将苯酚降解菌接种于混合物中培养45～50h，对得到的培养物进行真空抽滤，得到吸附有苯酚降解菌的生物炭；将所述吸附有苯酚降解菌的生物炭经生理盐水重悬后，得到悬浊液，将所述悬浊液与海藻酸钠溶液混合后滴加到氯化钙溶液中，得到生物炭炭基材料。
采用本发明提供的制备方法制备得到的生物炭基材料，大大提高了苯酚的降解率，对于浓度高达600～1200mg ·L -1范围内的苯酚污染废水，生物炭能够显著提高苯酚降解菌对苯酚毒性的耐受力，
使其最终降解率最高接近100％。
权利要求书1页 说明书9页 附图4页CN 109825494 A 2019.05.31
C N 109825494
A
权 利 要 求 书1/1页CN 109825494 A
1.一种生物炭基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将无机盐液体培养基与生物炭混合，得到混合物，将苯酚降解菌接种于混合物中培养45～50h，对得到的培养物进行真空抽滤，得到吸附有苯酚降解菌的生物炭；
2)将所述吸附有苯酚降解菌的生物炭经生理盐水重悬后，得到悬浊液，将所述悬浊液与海藻酸钠溶液混合后滴加到氯化钙溶液中，得到生物炭基材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机盐液体培养基以水为溶剂，每升包括：KH2PO4 0.05～0.15g，Na2HPO4 0.4～0.5g，NH4Cl 0.25～0.35g，MgSO4·7H2O 0.04g，CaCl2 0.0045g，苯酚500～700mg。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述苯酚降解菌包括香茅醇假单胞菌Pseudomonas citronellolis。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)混合物中生物炭的质量百分含量为0.5～0.7％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)悬浊液中吸附有苯酚降解菌的生物炭的浓度为0.05～0.10g/mL。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)悬浊液与海藻酸钠溶液、氯化钙溶液的体积比为(1～1.5):(3.5～4.5):(5～10)。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液的浓度为2～3％。
8.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述氯化钙溶液的浓度为2～3％。
9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的生物炭基材料。
10.权利要求9所述的生物炭基材料在降解苯酚中的应用。
2。