【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于人造板廢棄物處理，更具體地說，涉及一種利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法和應用。
技術介紹
1、我國是人造板工業大國，人造板產量占據世界首位。隨著城市化和工業化的快速發展，人造板產品的使用壽命逐漸縮短，隨之產生大量的廢棄人造板及相關制品。目前，廢棄人造板僅有少數被循環再造，大多以堆填和焚燒方式直接廢棄處理，傳統的處理方式造成大量資源浪費并對生態環境產生嚴重負擔。因此，亟需開發人造板廢棄物的低污染、高效、高值化利用處理技術。
2、人造板主要組成為林木纖維和5％～20％樹脂膠黏劑。林木纖維為主要組分，其含碳量高，屬于優質的碳前驅體，同時多數膠黏劑中有含氮原子官能團，故廢棄人造板經活化-碳化后可得到富氮多孔碳材料，可以用于吸附和催化領域。
3、目前，城市生活廢水和工農業廢水大量排入水中，水體污染問題日益突出，基于碳材料吸附和催化過硫酸鹽降解污染物是水體凈化領域中的研究熱點。碳材料大多來源于不可再生的化石資源，面臨成本高等問題，且碳材料的催化性能仍有待提升。引入金屬單元，可以在碳表面或者空孔隙通道上的分布嵌入，生成的金屬活性位點可以提高催化過程中的電子傳輸速率和選擇性，但直接摻入存在金屬離子易析出及催化位點分布不均等問題。因此，利用金屬原子與氮原子配位，碳化負載金屬的廢棄人造板得到的金屬-氮共摻雜碳材料是一種很有前途的吸附和催化材料，可用于吸附并降解廢水中污染物。
4、中國專利cn109626371a公開了一種利用廢棄人造板制備富n活性炭材料的方法，采用低溫烘焙—中溫碳化—
5、中國專利cn117163944a公開了一種基于廢棄人造板的鐵氮共摻雜生物炭的制備方法及其應用，以廢棄人造板為原料，經過清洗、粉碎和篩分后熱解得到氮摻雜生物炭；將氮摻雜生物炭與六水合氯化鐵、碳酸氫鈉充分混合后，在真空管式爐中進行活化、磁化處理得到鐵氮共摻雜生物炭。但兩次碳化增加了熱處理時間和能源消耗，同時在多步驟處理過程中，材料會出現損失、性能不穩定等問題。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的上述問題，本專利技術所要解決的技術問題在于提供一種利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，以廢棄人造板為原料，與金屬單元發生配位反應，高溫活化-碳化得到金屬-氮共摻雜碳材料，制備工藝簡便，有利于規模化工業生產；本專利技術要解決的第一技術問題是提供一種上述方法制備獲得的金屬-氮元素共摻雜碳材料。本專利技術還要解決另一技術問題是提供上述金屬-氮元素共摻雜碳材料在吸附、催化降解水體中有機污染物中的應用，為廢棄人造板資源的高值化利用提供了新思路。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案如下：
3、一種利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，將廢棄人造板和金屬單元進行配位反應，經高溫活化、碳化，制得金屬-氮元素共摻雜碳材料；其中，金屬-氮元素共摻雜碳材料中金屬摻雜量為0.1～5％，氮元素摻雜量為1～10％。
4、作為優選，所述廢棄人造板為采用脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、大豆基生物膠粘劑、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚氨酯中的任意一種或多種進行膠粘的膠合板。
5、所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，具體包括以下步驟：
6、1)將廢棄人造板粉碎、篩分、干燥，得到廢棄人造板顆粒；
7、2)將步驟1)得到的廢棄人造板顆粒加入至金屬鹽溶液中，充分攪拌，得到混合溶液，將混合溶液置于高壓反應釜中進行水熱反應，經過濾干燥得到固體產物；
8、3)將步驟2)的固體產物和活化劑共混，得到碳材料前驅體；
9、4)將步驟3)得到的碳材料前驅體置于惰性氣體保護的高溫爐中進行碳化，待冷卻后取出碳材料，洗滌至中性，經干燥后得到金屬-氮元素共摻雜碳材料。
10、作為優選，所述步驟2)中，金屬鹽選自鐵鹽、鈷鹽、錳鹽、銅鹽、鎳鹽中的任意一種或多種。更優選，金屬鹽溶液選自氯化鐵水溶液、硝酸鈷水溶液、氯化銅水溶液中的任意一種。
11、作為優選，所述步驟2)中，水熱反應溫度為150～200℃，水熱反應時間為8～12h。
12、作為優選，所述步驟3)中，固體產物與活化劑的質量比為1:1～2。更優選，固體產物與活化劑的質量比為1:2。
13、作為優選，所述步驟3)中，活化劑選自氫氧化鉀、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、磷酸中的任意一種。
14、作為優選，所述步驟3)中，惰性氣體為氮氣、氬氣或氦氣。
15、作為優選，所述步驟3)中，碳化溫度為800～1000℃，碳化時間為1～4h，
16、作為優選，所述步驟4)中，洗滌時選用的溶液為稀鹽酸、水或工業酒精中的任意一種或多種。
17、所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，制備得到金屬-氮元素共摻雜碳材料。
18、所述的金屬-氮元素共摻雜碳材料在處理有機廢水中作為吸附劑的應用。
19、所述金屬-氮元素共摻雜碳材料在處理有機廢水中作為吸附劑的應用，向有機廢水中加入金屬-氮元素共摻雜碳材料進行吸附；金屬-氮元素共摻雜碳材料的用量為0.05～0.15g/l，有機廢水中有機污染物濃度為10～100mg/l。
20、所述的金屬-氮元素共摻雜碳材料在處理有機廢水中作為催化劑的應用。
21、所述金屬-氮元素共摻雜碳材料在處理有機廢水中作為催化劑的應用，向有機廢水中加入金屬-氮元素共摻雜碳材料和過硫酸鹽進行降解反應；其中，金屬-氮元素共摻雜碳材料的投加量為0.05～0.15g/l，過硫酸鹽的投加量為100mg/l，有機廢水中有機污染物濃度為10～100mg/l。
22、所述過硫酸鹽為過一硫酸鹽或過二硫酸鹽。
23、所述有機廢水中有機污染物為四環素、雙酚a、烯啶蟲胺、磺胺二甲嘧啶、氧氟沙星中的任意一種或多種。
24、有益效果：與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：
25、1)本專利技術所使用的人造板來源于建筑拆除、報廢家具及包裝材料等廢棄物，可以有效避免傳統方式處理廢棄人造板所帶來的環境污染和資源浪費問題，還能制備出環境功能性生物基碳材料，可用于水體環境中污染物吸附及工業催化等領域；
26、(2)本專利技術提供了一種利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，該制備工藝簡單，設備要求低，易實現工業化生產；
27、(3)本專利技術以廢棄人造板作為前驅體，同時引入金屬元素與人造板膠黏劑中氮原子經配位作用錨定在前驅體中，在碳材料形成過程中利于有效錨定金屬，提高金屬活性位點在碳骨架中的分散性和催化性能，可以有效解決金屬析出等問題；
28、(4)本專利技術所制備的金屬-氮元素共摻雜碳材料具有吸附性能強、催化性能優異及循環使用等優點，可應用于水體環境中污染物吸附及催化本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，其特征在于，將廢棄人造板和金屬單元進行配位反應，經高溫活化、碳化，制得金屬-氮元素共摻雜碳材料；其中，金屬-氮元素共摻雜碳材料中金屬摻雜量為0.1～5％，氮元素摻雜量為1～10％。
2.根據權利要求1所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述廢棄人造板為采用脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、大豆基生物膠粘劑、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚氨酯中的任意一種或多種進行膠粘的膠合板。
3.根據權利要求1所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述步驟2)中，金屬鹽選自鐵鹽、鈷鹽、錳鹽、銅鹽、鎳鹽中的任意一種或多種。
5.根據權利要求3所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述步驟2)中，水熱反應溫度為150～200℃，水熱反應時間為8～12h。
6.根據權利要求3所述的利用廢棄人造板制備金屬-
7.權利要求1-6任一項所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，制備得到金屬-氮元素共摻雜碳材料。
8.權利要求7所述的金屬-氮元素共摻雜碳材料在處理有機廢水中作為吸附劑的應用。
9.權利要求7所述的金屬-氮元素共摻雜碳材料在處理有機廢水中作為催化劑的應用。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，向有機廢水中加入金屬-氮元素共摻雜碳材料和過硫酸鹽進行降解反應；其中，金屬-氮元素共摻雜碳材料的投加量為0.05～0.15g/L，過硫酸鹽的投加量為100mg/L，有機廢水中有機污染物濃度為10～100mg/L。
...【技術特征摘要】
1.一種利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，其特征在于，將廢棄人造板和金屬單元進行配位反應，經高溫活化、碳化，制得金屬-氮元素共摻雜碳材料；其中，金屬-氮元素共摻雜碳材料中金屬摻雜量為0.1～5％，氮元素摻雜量為1～10％。
2.根據權利要求1所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述廢棄人造板為采用脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、大豆基生物膠粘劑、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚氨酯中的任意一種或多種進行膠粘的膠合板。
3.根據權利要求1所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的方法，其特征在于，所述步驟2)中，金屬鹽選自鐵鹽、鈷鹽、錳鹽、銅鹽、鎳鹽中的任意一種或多種。
5.根據權利要求3所述的利用廢棄人造板制備金屬-氮元素共摻雜碳材料的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊兆哲，金燦，陳健，劉貴鋒，吳國民，孔振武，
申請(專利權)人：中國林業科學研究院林產化學工業研究所，
類型：發明
國別省市：
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