【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電容儲能的電極材料的制備，具體涉及一種苔蘚植物基全微孔炭及其制備方法和應用。
技術介紹
1、對生物質或生物質廢棄物進行高值化利用是當前開發循環經濟、低碳經濟的重要途徑。當前，人們已經在部分生物質或生物質廢棄物的利用上取得一些進展，其中利用生物質或生物質廢棄物制備炭材料應用于電容儲能電極材料是被廣泛研究的一種高值化利用途徑。利用生物質或生物質廢棄物制備炭材料不僅提高了生物質的價值，減少了生物質廢棄物簡單焚燒的環境污染，而且其特殊的性能有可能產生一些特殊的應用價值，具有廣闊的前景。然而，利用傳統如麥稈、秸稈等作物類生物質或生物質廢棄物制備炭材料存在一些難以克服的固有問題，嚴重限制了其實際應用。
2、第一，絕大部分的生物質及生物質廢棄物都嚴重依賴上一級的農業生產，使其作為原料供給時存在不確定性。農業生產往往是帶有特定季節特征，使得生物質資源供給天然具不穩定特征，其供給往往只在一年中的極少數時間產生，對企業來說如要實現穩定的原料供應則必須在短暫的收獲季進行大量收購、運輸、長期儲備，這導致企業資金占用、儲存場地、消防安全、環境保護等方面的問題和困難；第二，生物質及生物質廢棄物主要產生于廣闊分散的農作區，有效收集和運輸極其困難。在當前農業生產模式下，將田間地頭的農業廢棄物搬運至能進行公路運輸的位置仍是難以完成的任務，需要消耗的人力資源往往難以獲得或者成本巨大。此外，從生物質及生物質廢棄物出產地運輸至加工企業成本也往往較高，嚴重限制了實際的生產的效益；第三，生物質天然存在結構多樣化和不均勻特征，使得大規模利用難度較大
3、現在暫未發現苔蘚植物作為生物質炭源的報道；當前絕大多數從自然獲得的苔蘚植物除少量被利用外均被廢棄，對其利用也主要是景觀造景，缺少更多的高值化利用途徑。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的主要目的在于提供一種苔蘚植物基全微孔炭及其制備方法，旨在解決傳統生物質及生物質廢棄物質制備炭材料時難以實現大規模效益生產的問題。本專利技術還提供了該苔蘚植物基全微孔炭在高倍率儲能材料中的應用。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：
3、一種苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，包括如下步驟：
4、1)將苔蘚植物進行簡單切碎后自然晾干；
5、2)將自然晾干后的苔蘚植物在氫氧化鉀溶液中浸漬，然后撈出并再次自然晾干；
6、3)將浸漬及自然晾干后的苔蘚植物置于保護性氣氛下燒制，獲得初制炭；
7、4)將初制炭用鹽酸溶液和水清洗至中性，獲得微孔含量100％的活性炭，即苔蘚植物基全微孔炭。
8、在某些具體的實施方式中，步驟1)中所述苔蘚植物為灰蘚科灰蘚屬中的大灰蘚以及真蘚科真蘚屬的真蘚中的一種或者兩者的混合物。
9、在某些具體的實施方式中，以物質的量濃度計，步驟2)中所述氫氧化鉀溶液的摩爾濃度為1-4mol/l。
10、在某些具體的實施方式中，步驟2)中的所述浸漬的時間為24-48h。
11、在某些具體的實施方式中，步驟3)中所述燒制的工藝過程為：從常溫升溫至400-500攝氏度并保持2-4小時，再繼續升溫至700-750度保持2-4小時，隨后冷卻至室溫。
12、在某些具體的實施方式中，步驟3)中所述保護性氣氛為氮氣或氬氣中的一種。
13、一種前述制備方法制備得到的苔蘚植物基全微孔炭所述苔蘚植物基全微孔炭中的微孔含量為100％。
14、一種根前述苔蘚植物基全微孔炭在高倍率電容儲能的電極材料中的應用。
15、與現有技術相比，本專利技術至少具有以下優點：
16、1)本專利技術所提供的苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，本專利技術人首次采用苔蘚植物為炭源，苔蘚植物是最低等的高等植物，其結構簡單，僅包含莖和葉兩部分，并且部分苔蘚只有扁平的葉狀體，沒有真正的根和維管束；因此，苔蘚植物往往具備一致性很高的生物微觀結構，能夠克服微觀結構過于復雜的問題，因而利用苔蘚植物進行炭材料制備時有可能獲得均一性高的產品；此外，苔蘚植物具有高含水特征，這是因為其內部含有大量的大孔結構，對水的潤濕性高，使其具有大量的微觀水流動、蒸發的生物結構，能夠避免其他植物因尺寸效應帶來的潤濕性問題，有作為制備高倍率儲能材料的可能性；其次，苔蘚植物一般的繁殖方式為孢子繁殖，可以快速、多層、大量在靠近加工企業人工種植，單位面積種植密度可以大大提高；大部分苔蘚還具有四季常綠，耐粗放管理，極耐干旱，較適宜生長在泥炭、鋸末等質量較輕的有機基質上的特征，又能極大克服原材料不確定性和運輸問題，使其成為一種比較完美的生物質高值化利用原材料，有效解決了現有傳統生物質及生物質廢棄物質制備炭材料時難以實現大規模效益生產的問題。
17、2)本專利技術所提供的制備方法，原材料簡單易得、工藝簡單、生產成本低、以及可重復性高適合大規模生產和推廣；制備得到的苔蘚植物基全微孔炭的微孔含量為100％，且其具有比表面積大，孔容高，氮、氧摻雜水平高等優點，將其應用于電容儲能材料時能夠實現在高倍率充放電條件下保持高比電容。
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1.一種苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述苔蘚植物為灰蘚科灰蘚屬中的大灰蘚以及真蘚科真蘚屬的真蘚中的一種或者兩者的混合物。
3.根據權利要求1所述的苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，以物質的量濃度計，步驟2)中所述氫氧化鉀溶液的摩爾濃度為1-4mol/L。
4.根據權利要求1所述的苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，步驟2)中的所述浸漬的時間為24-48h。
5.根據權利要求4所述的苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述燒制的工藝過程為：從常溫升溫至400-500攝氏度并保持2-4小時，再繼續升溫至700-750度保持2-4小時，隨后冷卻至室溫。
6.根據權利要求4所述的苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述保護性氣氛為氮氣或氬氣中的一種。
7.一種根據權利要求1-6中任一項所述的制備方法制備得到的苔蘚植物基全微孔炭，其特征在于，所述苔蘚植物基全微孔炭中的微
8.一種根據權利要求7所述的苔蘚植物基全微孔炭在高倍率電容儲能的電極材料中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述苔蘚植物為灰蘚科灰蘚屬中的大灰蘚以及真蘚科真蘚屬的真蘚中的一種或者兩者的混合物。
3.根據權利要求1所述的苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，以物質的量濃度計，步驟2)中所述氫氧化鉀溶液的摩爾濃度為1-4mol/l。
4.根據權利要求1所述的苔蘚植物基全微孔炭的制備方法，其特征在于，步驟2)中的所述浸漬的時間為24-48h。
5.根據權利要求4所述的苔...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊帥，姚詩沖，李震宇，劉云云，方軍，李濤，
申請(專利權)人：重慶電子科技職業大學，
類型：發明
國別省市：
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