一种木质素制备硼掺杂碳纳米片的方法及产品与流程

1.本发明属于木质素利用领域，更具体地，涉及一种木质素制备硼掺杂碳纳米片的方法及产品。


背景技术：

2.木质素是自然界中唯一的天然芳香高聚物，其在生物质中的含量仅次于纤维素，并广泛存在于工业副产物如造纸黑液和乙醇发酵残渣。据统计，全球造纸工业每年产生约5000万吨的工业木质素，其中碱木素占到了约85％。碱木素具有丰富的活性官能团，碳含量高达60％以上，是一种良好的碳材料前驱体。
3.碱木素高温炭化所得焦炭产率高达60％，但是由于木质素的热熔融特性，导致其直接热解焦炭比表面积较小，孔结构单一，主要以微孔为主，孔道狭窄，传输能力差，且孔结构不稳定，容易坍塌。另一方面，由于碱木质素水溶性差，颗粒分散能力弱，导致直接炭化制备的焦炭团聚严重，理化性质不均一。
4.针对上述问题，目前存在以下解决方案：公开号为cn 1061855920a的专利申请公开了一种木质素多孔碳材料的制备方法及应用，该方法采用碱木素为碳前驱体、koh为活化剂，经过预处理、炭化、活化获得高比表面积的多孔碳材料，但所得多孔碳团聚仍十分严重，koh对设备腐蚀严重，碳产率低，不利于工业化生产。
5.公开号为cn105817202a的专利申请公开了一种三维木质素基多级孔活性炭的制备方法及用途，该方法首先利用二氧化硅微球作为模板制备木质素活性炭，然后采用koh活化制备三维木质素基多级孔活性碳材料。该方法步骤繁琐，且不易脱除二氧化硅模板。
6.与传统的块状多孔碳相比，二维碳纳米片具有更高的传质能力，能够暴露更多的活性位点。公开号为cn109485029b的专利申请公布了一种木质素多孔碳纳米片的制备方法和应用，该方法采用水溶性磺化木质素为碳前驱体和分散剂，草酸盐为活化剂，制备得到木质素多孔碳纳米片。该法得到的木质素多孔碳具有较高的比表面积和结构规整度，虽然草酸盐腐蚀性低，但活化效率偏低，且该方法只适用于水溶性木质素。
7.在多孔碳材料中引入杂原子能够调节孔隙结构，增强材料的物理化学活性。公开号为cn 108529591b的专利申请公布了一种b、n共掺杂的多孔碳纳米片的制备方法和用途，该方法以双(2
‑
氯乙基)胺盐酸盐为原料，与硼酸相结合后热解得到b,n共掺杂碳纳米片，具有较高的电容性能。该法得到的碳纳米片成本较高，不利于工业化生产。
8.综上所述，本领域亟需开发一种新型的制备多孔碳材料的方法，要求其能简单有效、成本低廉、环保无害且能连续高效制备形貌均一、高比表面积、多级孔碳纳米片。


技术实现要素：

9.针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种木质素制备硼掺杂碳纳米片的方法及产品，通过设计出新型的工艺方法，制备出片层状、低密度，高孔隙率的硼掺杂碳纳米片，旨在解决现有技术中碳纳米片制备存在的工艺复杂，成本高，质量不均匀，工艺方法
适用范围窄的问题。
10.为实现上述发明目的，按照本发明的一个方面，提供一种木质素制备硼掺杂碳纳米片的方法，其包括如下步骤：
11.s1：将木质素、磷酸钾和硼系添加剂按照预设的质量比溶解于水中，得到混合溶液；
12.s2：对s1所述混合溶液进行超声处理，使木质素在混合溶液中充分分散，并使硼酸根离子与木质素表面的羟基官能团发生交联反应，以此获得木质素溶液；
13.s3：将s2所述木质素溶液逐滴加入液氮中快速冷冻，随后将得到的木质素溶液冷冻产物放入冷冻干燥机中进一步执行冻干处理，得到膨胀的木质素球状颗粒；
14.s4：将s3所述木质素球状颗粒在惰性气氛中热解炭化并冷却后得到木质素焦炭；
15.s5：将s4所述木质素焦炭放入乙醇溶液搅拌、洗涤、过滤以除去无机成分并干燥，至此，获得硼掺杂碳纳米片产品。
16.本发明中，利用磷酸钾作模板剂和分散剂提高木质素在水溶液中的分散性，同时诱导木质素分子自组装得到纳米木质素胶体溶液；利用硼系添加剂与木质素中活性羟基发生交联螯合反应或构建氢键，增强纳米木质素的稳定性，同时在碳基体中引入硼原子作为活性中心；超速冷冻则可以在木质素分子中生长超细冰晶构建三维孔道，经过高温炭化最终得到片层状、低密度，高孔隙率的硼掺杂碳纳米片。
17.作为进一步优选的，所述木质素为碱木质素、kraft木质素、有机溶剂木质素和水解木质素的一种或多种。上述木质素廉价易得，属于工业副产物。
18.作为进一步优选的，所述硼系添加剂优选为硼酸、硼酸铵、四硼酸钾、四硼酸钠的一种或多种。上述添加剂廉价易得，溶解度高，操作简单，适用范围广。
19.作为进一步优选的，步骤s1中，每毫升水中加入的木质素的质量范围为1mg～10mg。在上述工艺下，能够在保证木质素颗粒充分分散的同时减小干燥能耗。
20.作为进一步优选的，步骤s1中，磷酸钾与木质素的质量比为1:20～2:1，优选为1:10～1:1。在上述工艺下，能够保证木质素在水溶液中均匀分散，制得碳纳米片，同时减少处理能耗。
21.作为进一步优选的，步骤s1中，硼系添加剂与木质素的质量比为1:50～1:5，优选为1:20～1:10。在上述工艺下，能够保证木质素在炭化过程中保持稳定，同时避免过度交联增加热解能耗。
22.作为进一步优选的，步骤s2中，超声处理的功率为60w～100w，频率为40hz～60hz，时间为10min～60min。在上述工艺下，能在保证木质素颗粒分散性的同时减小处理能耗。
23.作为进一步优选的，步骤s3中，木质素溶液的滴加速度为5ml/min～20ml/min。在上述工艺下，能够保证木质素内部孔道均匀分布，减少干燥时间。
24.作为进一步优选的，步骤s3中，冻干机真空度为1.0
×
10
‑5bar～2.0
×
10
‑5bar，冷冻温度为
‑
60℃～
‑
70℃，冷冻时间为1h，干燥温度为15℃～25℃，干燥时间为24h～48h。在上述工艺下，能够保证木质素充分干燥，避免二次溶解。
25.作为进一步优选的，步骤s4中，热解温度为700℃～900℃，升温速率为5～20℃/min，保温时间为30min～120min。在上述工艺下，能够保证挥发分充分释放的同时避免孔道的塌陷。
26.作为进一步优选的，步骤s5中，乙醇与水的体积比为1:1～1:3，溶质与溶液的质量比为1:500～1:1000，搅拌转速300～800rad，搅拌时间为10～24h，干燥温度为45℃～65℃，干燥时间为24h～48h。在上述工艺下，能够保证焦炭中无机杂质被完全脱除。
27.按照本发明的另一方面，提供了一种硼掺杂碳纳米片，其由所述的方法制备。该硼掺杂碳纳米片的平均厚度小于100nm，比表面积高于1000m2/g，属于微孔
‑
介孔复合材料。
28.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
29.1.本发明利用磷酸钾作为分散剂和模板剂诱导木质素自组装，并利用硼系添加剂与木质素发生交联螯合反应，将硼原子锚定在木质素上，同时使木质素纳米结构在炭化过程中保持稳定，结合超速冷冻在木质素颗粒内部生长冰晶构建三维孔道，通过慢速炭化得到了具有分级孔、低密度特征的硼掺杂碳纳米片。上述原理使得本制备方法适用于多种工业木质素，可以灵活调控碳纳米片的厚度、孔隙结构和活性位点。
30.2.本发明还对磷酸钾、硼系添加剂以及木质素的比例进行了研究设计，获得了较佳的混合比例，具体而言，磷酸钾与木质素的质量比为1:20～2:1，优选为1:10～1:1，硼系添加剂与木质素的质量比为1:50～1:5，优选为1:20～1:10，每毫升水中加入的木质素的质量范围为1mg～10mg，以此保证得到理想的木质素胶体溶液。否则，当硼添加剂低于上述范围时，产品为块状碳材料。同时，当磷酸钾低于上述范围时，木质素无法充分分散。
31.3.本发明对超速冷冻干燥工艺进行了研究与设计，获得较佳工艺，具体而言，木质素溶液的滴加速度为5ml/min～20ml/min，冻干机真空度为1.0
×
10
‑5bar～2.0
×
10
‑5bar，冷冻温度为
‑
60℃～
‑
70℃，冷冻时间为1h，干燥温度为15℃～25℃，干燥时间为24h～48h。在上述冷冻干燥工艺下，能够得到充分干燥、多孔的纳米木质素气溶胶。该预处理方法可以保持纳米木质素的结构，同时在其内部形成三维孔道，相比于化学活化更为环保，且孔道的排布可控。
32.4.本发明还对热解炭化工艺进行了研究设计，获得了较佳工艺，具体的升温速率为5～20℃/min，炭化温度为700℃～900℃，保温时间为30min～120min。在上述炭化工艺下，能够保证挥发分充分释放，保持孔结构稳定。否则，当升温速率过快时，无法获得碳纳米片产品；当炭化温度过低或保温时间过短时，碳纳米片的孔隙结构较差。
33.5.本发明还对碳材料纯化干燥工艺进行了研究设计，获得较佳工艺，具体的乙醇与水的体积比为1:1～1:3，溶质与溶液的质量比为1:500～1:1000，搅拌转速300～800rad，搅拌时间为10～24h，干燥温度为45℃～65℃，干燥时间为24h～48h。否则，当乙醇溶液浓度过高或过低时，可能导致磷酸钾或氧化硼无法从碳材料中完全脱除。
34.6.本发明制得的碳纳米片厚度低于100nm,比表面积＞1000m2/g，属于微孔
‑
介孔复合材料。相比于现有生物质基碳纳米片，厚度更薄，延展性更高，均一性更优。
35.7.本发明制得的硼掺杂碳纳米片在吸附和电催化方面均具有良好的效果。具体而言，碳纳米片对大分子染料刚果红吸附量达到990mg/g，对亚甲基蓝吸附量达到440mg/g，同时碳纳米片作为氧还原反应催化剂制h2o2时选择性高达85％，优于现有大多数无定形多孔碳材料。
附图说明
36.图1是本发明实施例提供的一种木质素制备碳纳米片的流程图。
37.图2(a)是本发明实施例1提供的木质素碳纳米片一个局部的微观形貌，图2(b)是本发明实施例1提供的木质素碳纳米片另一个局部的微观形貌；
38.图3是本发明实施例1提供的木质素碳纳米片的氮气吸脱附曲线和孔径分布；
39.图4(a)是本发明实施例1提供的木质素碳纳米片对500mg/l亚甲基蓝的吸附曲线，图4(b)是本发明实施例1提供的木质素碳纳米片和1500mg/l刚果红染料的吸附曲线；
40.图5是本发明实施例2中提供的木质素碳纳米片微观形貌；
41.图6(a)是本发明实施例2中提供的木质素碳纳米片催化氧还原反应制双氧水中双氧水选择性与电压曲线图，图6(b)是本发明实施例2中提供的木质素碳纳米片催化氧还原反应制双氧水中电子转移数与电压曲线图。
具体实施方式
42.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
43.本发明提供了一种木质素制备硼掺杂碳纳米片的方法，利用磷酸钾作模板剂和分散剂提高木质素在水溶液中的分散性，诱导木质素分子发生自组装得到特殊结构的木质素溶胶，进而利用硼系添加剂与木质素中活性羟基发生交联螯合反应或构建氢键，使木质素分子结构保持稳定，超速冷冻则可以在木质素分子中生长超细冰晶构建三维孔道，经过高温炭化最终得到片层状、低密度，高孔隙率的硼掺杂碳纳米片。同时，上述方法制得的碳纳米片在染料吸附和氧还原电催化方面具有广泛的应用前景。
44.本发明提供了一种木质素制备硼掺杂碳纳米片的方法，该方法包括如下步骤：
45.s1将木质素、磷酸钾和硼系添加剂按照预设的质量比溶解于水中，以制备获得混合溶液。其中，木质素为碱木质素、kraft木质素、有机溶剂木质素和水解木质素的一种或多种，每毫升水中加入的木质素的质量范围为1mg～10mg，磷酸钾与木质素的质量比为1:20～2:1，优选为1:10～1:1。硼系添加剂优选为硼酸、硼酸铵、四硼酸钾、四硼酸钠的一种或多种，添加剂与木质素的质量比为1:50～1:5，优选为1:20～1:10。
46.s2对所述混合溶液执行超声处理，以使磷酸钾和硼系添加剂充分溶解，木质素颗粒充分分散，诱发木质素分子自组装，并与硼酸根充分发生交联螯合反应，以获得木质素胶体溶液。具体的，超声处理的功率为60w～100w，频率为40hz～60hz，时间为10min～60min。
47.s3将所述木质素溶液逐滴匀速加入液氮中快速冷冻，随后放入冷冻干燥机中冻干得到木质素气凝胶。具体的，木质素溶液的滴加速度为5ml/min～20ml/min，冻干机真空度为1.0
×
10
‑5bar～2.0
×
10
‑5bar，冷冻温度为
‑
60℃～
‑
70℃，冷冻时间为0.5h～2h，干燥温度为15℃～25℃，干燥时间为24h～48h。
48.s4对所述木质素气凝胶在惰性气氛中执行高温慢速炭化并冷却得到木质素焦炭。具体的，炭化温度为700℃～900℃，升温速率为5～20℃/min，保温时间为30min～120min。
49.s5将所述木质素焦炭放入乙醇溶液搅拌、洗涤、过滤以除去无机组分并干燥得到所述碳纳米片。具体的，乙醇与水的体积比为1:1～1:3，溶质与溶液的质量比为1:500～1:
1000，搅拌转速300～800rad，搅拌时间为10～24h，干燥温度为45℃～65℃，干燥时间为24h～48h。
50.该方法制得的碳纳米片具有低密度(小于100mg/cm3)、厚度薄(＜50nm)、高比表面积(＞1000m2/g)的特点，传质能力强，并且由于碳骨架内含有掺杂型硼原子，能够提供路易斯酸位点，促进电荷转移，对染料分子的吸附和催化氧还原制h2o2均具有良好的性能，具有广泛的应用前景。
51.以下为具体实施例：
52.实施例1
53.s1将碱木质素、磷酸钾和硼酸铵按照预设的质量比溶解于水中，以制备获得混合溶液。其中，每毫升水中加入的木质素的质量范围为10mg，磷酸钾与木质素的质量比为1:1，硼酸铵与木质素的质量比为1:12。
54.s2对所述混合溶液执行超声处理，以使磷酸钾和硼系添加剂充分溶解，木质素颗粒充分分散，诱发木质素分子自组装，并与硼酸根充分发生交联螯合反应，以获得木质素胶体溶液。具体的，超声处理的功率为100w，频率为60hz，时间为30min。
55.s3将所述木质素溶液逐滴匀速加入液氮中快速冷冻，随后放入冷冻干燥机中冻干得到木质素气凝胶。具体的，木质素溶液的滴加速度为5ml/min，冻干机真空度为2.0
×
10
‑5bar，冷冻温度为
‑
70℃，冷冻时间为1h，干燥温度为25℃，干燥时间为48h。
56.s4对所述木质素气凝胶在惰性气氛中执行高温慢速炭化并冷却得到木质素焦炭。具体的，炭化温度为900℃，升温速率为10℃/min，保温时间为60min。
57.s5将所述木质素焦炭放入乙醇溶液搅拌、洗涤、过滤以除去无机组分并干燥得到所述碳纳米片。具体的，乙醇与水的体积比为1:2，溶质与溶液的质量比为1:1000，搅拌转速800rad，搅拌时间为24h，干燥温度为65℃，干燥时间为48h。
58.实施例1获得的木质素碳纳米片微观形貌如图2(a)和图2(b)所示，从图2(a)中可以看出碳纳米片的厚度约为87nm，从图2(b)中可以看出碳纳米片表面遍布贯穿型介孔，具有极佳的传质能力。该碳纳米片的孔径分布如图3所示，孔径主要集中在5nm附近，比表面积为1012m2/g，其中微孔和介孔各占40％和60％，总孔容为0.8cc/g。实施例1提供的碳纳米片对500mg/l亚甲基蓝和1500mg/l刚果红的吸附性能曲线如图4(a)和图4(b)所示，其中，碳纳米片对亚甲基蓝的吸附量达到440mg/g，对刚果红的吸附量达到990mg/g，且均在短时间内达到饱和吸附量的80％以上，具有较高的吸附效率。
59.实施例2
60.s1将碱木质素、磷酸钾和硼酸铵按照预设的质量比溶解于水中，以制备获得混合溶液。其中，每毫升水中加入的木质素的质量范围为10mg，磷酸钾与木质素的质量比为1:10，硼酸铵与木质素的质量比为1:12。
61.s2对所述混合溶液执行超声处理，以使磷酸钾和硼系添加剂充分溶解，木质素颗粒充分分散，诱发木质素分子自组装，并与硼酸根充分发生交联螯合反应，以获得木质素胶体溶液。具体的，超声处理的功率为100w，频率为60hz，时间为40min。
62.s3将所述木质素溶液逐滴匀速加入液氮中快速冷冻，随后放入冷冻干燥机中冻干得到木质素气凝胶。具体的，木质素溶液的滴加速度为5ml/min，冻干机真空度为2.0
×
10
‑5bar，冷冻温度为
‑
70℃，冷冻时间为1h，干燥温度为25℃，干燥时间为48h。
63.s4对所述木质素气凝胶在惰性气氛中执行高温慢速炭化并冷却得到木质素焦炭。具体的，炭化温度为900℃，升温速率为5℃/min，保温时间为60min。
64.s5将所述木质素焦炭放入乙醇溶液搅拌、洗涤、过滤以除去无机组分并干燥得到所述碳纳米片。具体的，乙醇与水的体积比为1:1，溶质与溶液的质量比为1:500，搅拌转速500rad，搅拌时间为10h，干燥温度为65℃，干燥时间为48h。
65.实施例2获得的木质素碳纳米片微观形貌如图5所示，可以看出碳纳米片的厚度约为66nm。实施例2获得的木质素碳纳米片在氧饱和0.1m的koh电解液中的电催化性能曲线如图6所示，可以看出，碳纳米片对双氧水的选择性高达85％，电子转移数在2.3～2.7之间，接近于二电子转移过程。
66.实施例3
67.s1将木质素、磷酸钾和硼系添加剂按照预设的质量比溶解于水中，以制备获得混合溶液。其中，木质素为碱木质素，每毫升水中加入的木质素的质量范围为1mg，磷酸钾与木质素的质量比为1:20。硼系添加剂优选为硼酸，添加剂与木质素的质量比为1:50。
68.s2对所述混合溶液执行超声处理，以使磷酸钾和硼系添加剂充分溶解，木质素颗粒充分分散，诱发木质素分子自组装，并与硼酸根充分发生交联螯合反应，以获得木质素胶体溶液。具体的，超声处理的功率为60w，频率为40hz，时间为10min。
69.s3将所述木质素溶液逐滴匀速加入液氮中快速冷冻，随后放入冷冻干燥机中冻干得到木质素气凝胶。具体的，木质素溶液的滴加速度为5ml/min，冻干机真空度为1.0
×
10
‑5bar，冷冻温度为
‑
60℃，冷冻时间为0.5h，干燥温度为15℃，干燥时间为24h。
70.s4对所述木质素气凝胶在惰性气氛中执行高温慢速炭化并冷却得到木质素焦炭。具体的，炭化温度为700℃，升温速率为5℃/min，保温时间为30min。
71.s5将所述木质素焦炭放入乙醇溶液搅拌、洗涤、过滤以除去无机组分并干燥得到所述碳纳米片。具体的，乙醇与水的体积比为1:1，溶质与溶液的质量比为1:500，搅拌转速300rad，搅拌时间为10h，干燥温度为45℃，干燥时间为24h。
72.实施例4
73.s1将木质素、磷酸钾和硼系添加剂按照预设的质量比溶解于水中，以制备获得混合溶液。其中，木质素为kraft木质素，每毫升水中加入的木质素的质量范围为10mg，磷酸钾与木质素的质量比为2:1。硼系添加剂优选为四硼酸钠，添加剂与木质素的质量比为1:5。
74.s2对所述混合溶液执行超声处理，以使磷酸钾和硼系添加剂充分溶解，木质素颗粒充分分散，诱发木质素分子自组装，并与硼酸根充分发生交联螯合反应，以获得木质素胶体溶液。具体的，超声处理的功率为100w，频率为60hz，时间为60min。
75.s3将所述木质素溶液逐滴匀速加入液氮中快速冷冻，随后放入冷冻干燥机中冻干得到木质素气凝胶。具体的，木质素溶液的滴加速度为20ml/min，冻干机真空度为2.0
×
10
‑5bar，冷冻温度为
‑
70℃，冷冻时间为2h，干燥温度为25℃，干燥时间为48h。
76.s4对所述木质素气凝胶在惰性气氛中执行高温慢速炭化并冷却得到木质素焦炭。具体的，炭化温度为900℃，升温速率为20℃/min，保温时间为120min。
77.s5将所述木质素焦炭放入乙醇溶液搅拌、洗涤、过滤以除去无机组分并干燥得到所述碳纳米片。具体的，乙醇与水的体积比为1:3，溶质与溶液的质量比为1:1000，搅拌转速800rad，搅拌时间为24h，干燥温度为65℃，干燥时间为48h。
78.实施例5
79.s1将木质素、磷酸钾和硼系添加剂按照预设的质量比溶解于水中，以制备获得混合溶液。其中，木质素为有机溶剂木质素，每毫升水中加入的木质素的质量范围为5mg，磷酸钾与木质素的质量比为1:10。硼系添加剂优选为四硼酸钾，添加剂与木质素的质量比为1:20。
80.s2对所述混合溶液执行超声处理，以使磷酸钾和硼系添加剂充分溶解，木质素颗粒充分分散，诱发木质素分子自组装，并与硼酸根充分发生交联螯合反应，以获得木质素胶体溶液。具体的，超声处理的功率为80w，频率为50hz，时间为50min。
81.s3将所述木质素溶液逐滴匀速加入液氮中快速冷冻，随后放入冷冻干燥机中冻干得到木质素气凝胶。具体的，木质素溶液的滴加速度为10ml/min，冻干机真空度为1.5
×
10
‑5bar，冷冻温度为
‑
65℃，冷冻时间为1h，干燥温度为20℃，干燥时间为36h。
82.s4对所述木质素气凝胶在惰性气氛中执行高温慢速炭化并冷却得到木质素焦炭。具体的，炭化温度为800℃，升温速率为15℃/min，保温时间为90min。
83.s5将所述木质素焦炭放入乙醇溶液搅拌、洗涤、过滤以除去无机组分并干燥得到所述碳纳米片。具体的，乙醇与水的体积比为1:2，溶质与溶液的质量比为1:800，搅拌转速600rad，搅拌时间为18h，干燥温度为55℃，干燥时间为36h。
84.实施例6
85.s1将木质素、磷酸钾和硼系添加剂按照预设的质量比溶解于水中，以制备获得混合溶液。其中，木质素为水解木质素，每毫升水中加入的木质素的质量范围为4mg，磷酸钾与木质素的质量比为1:1。硼系添加剂优选为四硼酸钠，添加剂与木质素的质量比为1:10。
86.s2对所述混合溶液执行超声处理，以使磷酸钾和硼系添加剂充分溶解，木质素颗粒充分分散，诱发木质素分子自组装，并与硼酸根充分发生交联螯合反应，以获得木质素胶体溶液。具体的，超声处理的功率为90w，频率为45hz，时间为40min。
87.s3将所述木质素溶液逐滴匀速加入液氮中快速冷冻，随后放入冷冻干燥机中冻干得到木质素气凝胶。具体的，木质素溶液的滴加速度为9ml/min，冻干机真空度为1.6
×
10
‑5bar，冷冻温度为
‑
68℃，冷冻时间为1.5h，干燥温度为20℃，干燥时间为30h。
88.s4对所述木质素气凝胶在惰性气氛中执行高温慢速炭化并冷却得到木质素焦炭。具体的，炭化温度为750℃，升温速率为14℃/min，保温时间为100min。
89.s5将所述木质素焦炭放入乙醇溶液搅拌、洗涤、过滤以除去无机组分并干燥得到所述碳纳米片。具体的，乙醇与水的体积比为1:1.3，溶质与溶液的质量比为1:800，搅拌转速500rad，搅拌时间为20h，干燥温度为50℃，干燥时间为42h。
90.本发明利用磷酸钾作分散剂和模板剂，诱导木质素在溶液体系自组装，形成纳米胶束，并利用硼系添加剂作为结构稳定剂，结合超速冷冻构建多级孔道，制备出了高孔隙率，低密度的硼掺杂碳纳米片，这种碳材料具有较强的吸附能力和电催化性能。
91.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。