本发明涉及电催化材料，具体为一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料及其应用。
背景技术：
1、一般情况下，玉米与玉米秸秆之间的产量比例大致为1:0.8，这意味着每年可收获约2.31亿吨玉米秸。秸秆残留物是许多地区农业资源的副产品，在许多农业产业中得到了广泛的利用。然而，当前最常用的利用方式秸秆燃烧还田，不仅资源化利用率低还会带来大量co2排放问题，对环境造成二次伤害。
2、目前，人们已经提出了多种co2减排和利用的方案，例如运用碳捕获和储存技术、电化学co2还原技术等。在这些技术中，普遍认为利用碳基材料进行co2吸附、转化和储存是一种具有前景的处理办法。
3、研究发现，镍与氮元素共同掺杂的生物质碳基材料具有尤为出色的co2rr性能。但其制备工艺存在诸多问题，无法规避操作繁琐、制备流程漫长、产物产量少、批次差异性大等问题，使得生物质碳基催化剂尚未得到广泛的市场化应用。因此，要实现农业废弃物的工业化应用必须首先解决宏量化制备难题。近年来，激光诱导、高电压脉冲和焦耳快速加热等方法的应用逐步成为固体碳基物质宏量制备研究的新思路。近年来，焦耳快速加热方法被认为是一种基于电焦耳加热的创新且高效的方法。可以在超短的处理时间内达到目标温度，这可以克服由于热迁移速率差异导致的活性位点分布不均匀的问题。通过瞬间高能、高热的手段可实现碳结构快速重组，从而实现生物质碳基材料的功能化修饰和宏量制备。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对传统玉米秸秆电催化剂的制备步骤复杂，效率低下等缺陷，利用焦耳快速加热法实现高效大量的以玉米秸秆为前驱体的电催化co2催化剂的制备，实现生物质碳基材料的工业化、公斤级制备。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，包括以下制备步骤：
3、(1)将玉米秸秆进行球磨30～60min，随后粉碎过200目筛，经去离子水超声洗涤，过滤，取固体，冷冻干燥，得玉米秸秆粉末；
4、(2)将玉米秸秆粉末进行煅烧，得玉米秸秆碳前驱物；
5、(3)将玉米秸秆碳前驱物与碱源混合均匀，而后经煅烧活化，得中间物a；
6、(4)将中间物a分散于盐酸溶液中，酸洗2h，用50wt％乙醇水溶液洗涤至洗涤液ph为7，80℃干燥24～48h，得生物质碳粉；
7、(5)将生物质碳粉、双氰胺和六水合氯化镍混合均匀，得混合物；
8、(6)将混合物进行焦耳煅烧，得生物质碳基复合材料。
9、进一步的，步骤(1)所述超声速率为21khz、时间为2～3h。
10、进一步的，步骤(1)所述冷冻干燥的温度为-45℃、时间为24～48h。
11、进一步的，步骤(1)所述玉米秸秆与去离子水的质量比为5～8:10～15。
12、进一步的，步骤(2)所述煅烧的条件：气氛为氮气、温度为500℃、时间为5h。
13、进一步的，步骤(3)所述煅烧的条件：气氛为氮气、升温速率为5℃/min、温度为800℃、时间为2h。
14、进一步的，步骤(3)所述碱源为氢氧化钾，玉米秸秆碳前驱物与氢氧化钾的质量比为1:2。
15、进一步的，步骤(5)所述生物质碳粉、双氰胺和六水合氯化镍的质量比为1～5:0.28～0.56:1.18～2.37。
16、进一步的，步骤(6)所述焦耳煅烧温度为500～1000℃、升温时间为1～10s。
17、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明采用焦耳快速加热法，利用玉米秸秆为原料，引入氮源和镍源，实现闪速宏量制备生物质碳基复合材料，实现材料的“取之于碳，用之于碳”的良性循环；此外，本发明具有处理条件温和、反应时间短、能耗低、环境友好的特点，适用于大批量生产，有一定的应用前景。通过本研究，不仅可以为提高生物质碳基材料的制备效率提供新思路，而且可以实现co2高效的电化学还原和资源化利用。
1.一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，其特征在于，包括以下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，其特征在于，步骤(1)所述超声速率为21khz、时间为2～3h。
3.根据权利要求1所述的一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，其特征在于，步骤(1)所述冷冻干燥的温度为-45℃、时间为24～48h。
4.根据权利要求1所述的一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，其特征在于，步骤(1)所述玉米秸秆与去离子水的质量比为5～8:10～15。
5.根据权利要求1所述的一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，其特征在于，步骤(2)所述煅烧的条件：气氛为氮气、温度为500℃、时间为5h。
6.根据权利要求1所述的一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，其特征在于，步骤(3)所述煅烧的条件：气氛为氮气、升温速率为5℃/min、温度为800℃、时间为2h。
7.根据权利要求1所述的一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，其特征在于，步骤(3)所述碱源为氢氧化钾，玉米秸秆碳前驱物与氢氧化钾的质量比为1:2。
8.根据权利要求1所述的一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，其特征在于，步骤(5)所述生物质碳粉、双氰胺和六水合氯化镍的质量比为1～5:0.28～0.56:1.18～2.37。
9.根据权利要求1所述的一种焦耳热法闪速宏量制备生物质碳基复合材料，其特征在于，步骤(6)所述焦耳煅烧温度为500～1000℃、升温时间为1～10s。
10.将权利要求1-9中任意一项所述制备方法制备的生物质碳基复合材料用于电催化co2还原。
