CN103303899B - 以麦秸秆为碳源采用绿色工艺制备的碳微球及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是以麦秸秆为碳源采用绿色工艺来制备碳微球，步骤为：取麦秸秆在烘箱里烘干，经粉碎机粉碎后用50目筛过筛，然后称取一定量的过筛后的秸秆原料按一定的固液比与水混合，磁力搅拌一定时间后将其转移到不锈钢反应釜中；秸秆原料∶水的重量比在1∶100-1∶20；2)将装有混合液的反应釜置于温度为180-200℃的电热恒温鼓风干燥箱中，先使秸秆原料在近临界条件下水解，所得水解液经离心分离后将清液转移至不锈钢反应釜，残渣放置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜分别置于温度为180-200℃的烘箱和温度为500℃马弗炉中进行碳化，碳化时间为2-12h；3)碳化产物经离心分离、洗涤、干燥后即得产物碳微球。本发明不使用酸碱催化剂，不会造成环境污染。

Description

以麦秸秆为碳源采用绿色工艺制备的碳微球及制备工艺

技术领域

本发明涉及碳材料制备及应用的技术领域，主要涉及生物质原料麦秸秆的水解和碳微球的制备，具体讲是先通过近临界无催化剂条件下绿色工艺水解麦秸秆，然后以水解液为原料通过低温水热法和溶剂热法无催化剂的绿色工艺来制备碳微球。

背景技术

碳微球作为一种新型碳材料，具有很高的应用价值，在物理、化学等诸多科技领域，特别是在磁学、电学、光学、医学等领域有着巨大的应用前景。自从富勒烯和碳纳米管发现以来，碳微球以及碳的复合纳米结构材料的制备取得了一系列的进展，发展了电弧放电法、炭化法、水热法以及化学气相沉积法等制备方法，但这些方法所使用的碳源多为苯、甲苯、乙炔等从煤矿或石油中提取的非可再生资源，无法满足可持续发展的要求，并且这些方法得到的碳微球纳米材料表面都比较难功能化，作为催化剂载体等具体应用时都要进行化学修饰或者活化处理，因此寻找一种新的合成策略大量制备携带特殊功能结构的碳微球仍然是材料化学的一大挑战。大量实验研究表明：利用糖类碳水化合物的水热碳化过程在密闭的体系中进行反应可以制备出粒径均匀，分散性较好的携带特殊功能结构的碳微球，因此运用简单而温和的溶液相反应合成碳微球材料具有重要的科学意义和实际应用价值，同时能源短缺，环境恶化也促使人们开始寻找易得、廉价、环境友好和无毒途径来生产碳微球。生物质资源麦秸秆具有廉价、易得、环境友好、可再生等优势，其主要成分为半纤维素、纤维素和木质素，是自然界取之不尽用之不竭的可再生资源，具有极大的经济开发价值。麦秸秆中含有丰富的碳元素，并且通过在一定条件下水解可以将其转化为糖溶液，如果将其作为制备碳材料的碳源，可大大降低碳材料的生产成本，同时还可以解决碳材料的制备长期依赖于纯物质制备的问题。

发明内容

本发明将公开制备工艺简单，绿色无污染，以麦秸秆为碳源制备的碳微球，本发明将公开以麦秸秆为碳源制备碳微球的绿色制备工艺。具体技术方案如下：

以麦秸秆为碳源采用绿色工艺制备的碳微球，该碳微球由以下步骤制备：

1)按烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，磁力搅拌30min-50min时间后得混合液，将所述混合液转移到反应釜中；一般来说秸秆原料与水的固液比以重量比计为，秸秆原料∶水≥1∶100即可；但秸秆原料∶水最好≤1∶20为宜，即秸秆原料∶水的重量比最好在1∶100～1∶20；2)将密闭状态的所述装有混合液的反应釜置于温度为180～200℃的电热恒温鼓风干燥箱中，先使秸秆原料在近临界条件下水解得水解液，水解时间为2～12h，水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为180～200℃的烘箱中进行碳化，碳化时间为2～12h，碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

反应釜优选为不锈钢反应釜。

以麦秸秆为碳源采用绿色工艺制备的碳微球，该碳微球由以下步骤制备：

1)按烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，磁力搅拌30min-50min时间后得混合液，将所述混合液转移到反应釜中；2)将密闭状态的所述装有混合液的反应釜置于温度为180～200℃的电热恒温鼓风干燥箱中，先使秸秆原料在近临界条件下水解得水解液，水解时间为2～12h，水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为500℃马弗炉中进行碳化，碳化时间为2～12h，马弗炉的升温速率在5～20℃/min；碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

进一步的，以麦秸秆为碳源制备的碳微球，步骤1)中，过筛后的麦秸秆原料与水的固液比按重量份计为：麦秸秆原料∶水为1∶60。

进一步的，以麦秸秆碳源制备的碳微球，步骤1)中，过筛后的麦秸秆原料与水的固液比按重量份计为：麦秸秆原料∶水为1∶50。

进一步的，以麦秸秆为碳源制备的碳微球，步骤2)中水解温度为200℃。

进一步的，以麦秸秆为碳源制备的碳微球，步骤3)中碳化时间为8h，马弗炉的升温速率为5-20℃/min。

碳微球的制备方法：1)按市售的烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，经磁力搅拌器磁力搅拌30min-50min时间后将其转移到反应釜中；2)将上述反应釜置于温度为180℃-200℃的市售的电热恒温鼓风干燥箱中水解，水解时间为40min-2h；水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为180～200℃的烘箱中进行碳化，碳化时间为2～12h，碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

碳微球的制备方法：

1)按市售的烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，磁力搅拌30min-50min时间后将其转移到反应釜中；2)将上述反应釜置于温度为180℃-200℃的市售的电热恒温鼓风干燥箱中水解得水解液，水解时间为40min-2h；水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为500℃马弗炉中进行碳化，碳化时间为2～12h，马弗炉的升温速率在5～20℃/min；碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

进一步的，碳微球的制备方法，步骤3)中烘箱烘干后的产物转移至马弗炉碳化时，同时加入300-600g/L的干冰密封于马弗炉中，升温至500-600℃进行碳化，碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

进一步的，碳微球的制备方法于：将所制备的碳微球经1300℃真空条件下退火1小时可以进一步得到层状碳微球；而将此层状碳微球再经过荷马氏(Hummers)方法氧化处理18-56小时，即可获得椭球形层状石墨氧化碳微球。

有益效果：本发明所述的麦秸秆为碳源采用绿色工艺制备碳微球，其本工艺采用温度较低的水热法无催化剂条件下制备碳微球，简化了后处理环节，而且使用本发明所述工艺以麦秸秆为碳源制备的碳微球带有特殊的功能基团，具体应用时无需进行化学修饰或者活化处理，因此采用本发明的工艺制备的碳微球除了具有一般碳微球用途外，还具有很多特殊的用途和潜在应用价值。

附图说明：

附图为本发明所制备的碳微球扫描电镜图。

图1为180℃水解60min，180℃碳化4h的产物的SEM像。

图2为180℃水解90min，180℃碳化4h的产物的SEM像。

图3为190℃水解60min，180℃碳化6h的产物的SEM像。

图4为190℃水解60min，180℃碳化8h的产物的SEM像。

图5为190℃水解60min，180℃碳化12h的产物的SEM像。

图6为190℃水解60min，200℃碳化4h的产物的SEM像。

图7为190℃水解60min，500℃碳化4h的产物的SEM像。

具体实施方式

以麦秸秆为碳源采用绿色工艺制备的碳微球，该碳微球由以下步骤制备：

1)按烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，磁力搅拌30min-50min时间后得混合液，将所述混合液转移到反应釜中；一般来说秸秆原料与水的固液比以重量比计为，秸秆原料∶水≥1∶100即可；但秸秆原料∶水最好≤1∶20为宜，即秸秆原料∶水的重量比最好在1∶100～1∶20；2)将密闭状态的所述装有混合液的反应釜置于温度为180～200℃的电热恒温鼓风干燥箱中，先使秸秆原料在近临界条件下水解得水解液，水解时间为2～12h，水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为180～200℃的烘箱中进行碳化，碳化时间为2～12h，碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

以麦秸秆为碳源采用绿色工艺制备的碳微球，该碳微球由以下步骤制备：

1)按烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，磁力搅拌30min-50min时间后得混合液，将所述混合液转移到反应釜中；2)将密闭状态的所述装有混合液的反应釜置于温度为180～200℃的电热恒温鼓风干燥箱中，先使秸秆原料在近临界条件下水解得水解液，水解时间为2～12h，水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为500℃马弗炉中进行碳化，碳化时间为2～12h，马弗炉的升温速率在5～20℃/min；碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

进一步的，以麦秸秆为碳源制备的碳微球，步骤1)中，过筛后的麦秸秆原料与水的固液比按重量份计为：麦秸秆原料∶水为1∶60。

进一步的，以麦秸秆碳源制备的碳微球，步骤1)中，过筛后的麦秸秆原料与水的固液比按重量份计为：麦秸秆原料∶水为1∶50。

进一步的，以麦秸秆为碳源制备的碳微球，步骤2)中水解温度为200℃。

进一步的，以麦秸秆为碳源制备的碳微球，步骤3)中碳化时间为8h，马弗炉的升温速率为5-20℃/min。

碳微球的制备方法：1)按市售的烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，经磁力搅拌器磁力搅拌30min-50min时间后将其转移到反应釜中；2)将上述反应釜置于温度为180℃-200℃的市售的电热恒温鼓风干燥箱中水解，水解时间为40min-2h；水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为180～200℃的烘箱中进行碳化，碳化时间为2～12h，碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

碳微球的制备方法：

1)按市售的烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，磁力搅拌30min-50min时间后将其转移到反应釜中；2)将上述反应釜置于温度为180℃-200℃的市售的电热恒温鼓风干燥箱中水解得水解液，水解时间为40min-2h；水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为500℃马弗炉中进行碳化，碳化时间为2～12h，马弗炉的升温速率在5～20℃/min；碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

进一步的，碳微球的制备方法，步骤3)中烘箱烘干后的产物转移至马弗炉碳化时，同时加入300-600g/L的干冰密封于马弗炉中，升温至500-600℃进行碳化，碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

进一步的，碳微球的制备方法于：将所制备的碳微球经1300℃真空条件下退火1小时可以进一步得到层状碳微球；而将此层状碳微球再经过荷马氏(Hummers)方法氧化处理18-56小时，即可获得椭球形层状石墨氧化碳微球。

称取0.25g、0.375g和0.75g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于180℃的烘箱中保温60min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于温度为180℃的烘箱中保温4h，取出后自然冷却至室温，所得碳化产物经离心分离后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得产物碳微球。

所述马弗炉是天津市华北实验仪器有限公司提供的可通惰性气体的马弗炉。

称取0.25g、0.375g和0.75g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于180℃的烘箱中保温90min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于温度为180℃的烘箱中保温4h，取出后自然冷却至室温，所得碳化产物经离心分离后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得产物碳微球。

称取0.25g、0.375g和0.75g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于180℃的烘箱中保温120min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于温度为180℃的烘箱中保温4h，取出后自然冷却至室温，所得碳化产物经离心分离后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得产物碳微球。

称取0.25g、0.375g和0.75g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于190℃的烘箱中保温60min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于温度为180℃的烘箱中保温4h，取出后自然冷却至室温，所得碳化产物经离心分离后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得产物碳微球。

称取0.25g、0.375g和0.75g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于190℃的烘箱中保温60min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于温度为180℃的烘箱中保温6h，取出后自然冷却至室温，所得碳化产物经离心分离后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得产物碳微球。

称取0.25g、0.375g和0.75g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于190℃的烘箱中保温60min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于温度为500℃马弗炉中进行碳化，碳化时间为2～12h，马弗炉的升温速率在5～20℃/min碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，PH值洗涤至中性，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

称取0.25g、0.375g和0.75g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于190℃的烘箱中保温60min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于温度为180℃的烘箱中保温12h，取出后自然冷却至室温，所得碳化产物经离心分离后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得产物碳微球。

称取0.25g、0.375g和0.75g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于190℃的烘箱中保温60min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于温度为200℃的烘箱中保温4h，取出后自然冷却至室温，所得碳化产物经离心分离后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得产物碳微球。

称取0.375g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于190℃的烘箱中保温60min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于马弗炉中，升温至500℃时保温4h，升温速率为10℃/min，取出后自然冷却至室温，所得碳化产物经离心分离后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得产物碳微球。

称取0.375g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于190℃的烘箱中保温60min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于烧杯中用于制备其他碳材料，然后将反应釜置于马弗炉中，升温至500℃时保温6h，升温速率为10℃/min，取出后自然冷却至室温，所得碳化产物经离心分离后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得产物碳微球。

称取0.375g秸秆粉末分别置于容积为25ml的三个不锈钢反应釜中，加入15ml蒸馏水，搅拌使之混合均匀，然后置于190℃的烘箱中保温60min；水解后的水解液经离心分离后将清液分别转移至三个25ml的不锈钢反应釜，残渣置于温度为500℃马弗炉中进行碳化，碳化时间为2～12h，马弗炉的升温速率在5～20℃/min；碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，洗涤至中性，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

在此说明的是实施例中涉及的数值范围均是经过多次实验所得，每一个点都可以实现，不局限在端点或者终点，篇幅所限，在此不进行一一列举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.以麦秸秆为碳源采用绿色工艺制备的碳微球，其特征在于该碳微球由以下步骤制备：

1)按烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，磁力搅拌30min-50min时间后得混合液，将所述混合液转移到反应釜中；2)将密闭状态的所述装有混合液的反应釜置于温度为180～200℃的电热恒温鼓风干燥箱中，先使秸秆原料在近临界条件下水解得水解液，水解时间为2～12h，水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为180～200℃的烘箱中进行碳化，碳化时间为2～12h，碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

2.以麦秸秆为碳源采用绿色工艺制备的碳微球，其特征在于该碳微球由以下步骤制备：

1)按烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，磁力搅拌30min-50min时间后得混合液，将所述混合液转移到反应釜中；2)将密闭状态的所述装有混合液的反应釜置于温度为180～200℃的电热恒温鼓风干燥箱中，先使秸秆原料在近临界条件下水解得水解液，水解时间为2～12h，水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为500℃马弗炉中进行碳化，碳化时间为2～12h，马弗炉的升温速率在5～20℃/min；碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

3.根据权利要求1所述的以麦秸秆为碳源制备的碳微球，其特征在于：步骤1)中，过筛后的麦秸秆原料与水的固液比按重量份计为：

麦秸秆原料∶水为1∶60。

4.根据权利要求1所述的以麦秸秆碳源制备的碳微球，其特征在于：步骤1)中，过筛后的麦秸秆原料与水的固液比按重量份计为：

麦秸秆原料∶水为1∶50。

5.根据权利要求1所述的以麦秸秆为碳源制备的碳微球，其特征在于步骤2)中水解温度为200℃。

6.根据权利要求2所述的以麦秸秆为碳源制备的碳微球，其特征在于步骤3)中碳化时间为8h，马弗炉的升温速率为5-20℃/min。

7.一种碳微球的制备方法，其特征在于：

1)按市售的烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，经磁力搅拌器磁力搅拌30min-50min时间后将其转移到反应釜中；2)将上述反应釜置于温度为180℃-200℃的市售的电热恒温鼓风干燥箱中水解，水解时间为40min-2h；水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为180～200℃的烘箱中进行碳化，碳化时间为2～12h，碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化；

4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。

8.一种碳微球的制备方法，其特征在于：

1)按市售的烘箱体积容量取对应体积量的麦秸杆在烘箱里烘干，用粉碎机粉碎，50目筛过筛得过筛后麦秸秆原料，按照所述过筛后麦秸秆原料∶水为1∶100-1∶20的固液比将过筛后麦秸秆原料与水混合，磁力搅拌30min-50min时间后将其转移到反应釜中；2)将上述反应釜置于温度为180℃-200℃的市售的电热恒温鼓风干燥箱中水解得水解液，水解时间为40min-2h；水的临界条件是180-200℃密闭条件；3)将步骤2)得到水解后的水解液转移至离心机经离心分离得清液，将所述清液转移至回所述反应釜，然后将所述反应釜置于温度为500℃马弗炉中进行碳化，碳化时间为2～12h，马弗炉的升温速率在5～20℃/min；碳化时采用氢气还原或惰性气体保护碳化，碳化时间为2-12h；4)步骤3)冷却后的碳化产物经离心分离后，依次用乙醇洗涤3-5次、去离子水洗涤3-5次，干燥后冷却至室温得产物碳微球，所得碳微球直径为80-500nm；将所得碳微球储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，储存温度为20℃±2℃，相对湿度≤8％，储存于干燥、阴凉、洁净环境中。