CN107895653B - 微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法及其用途 - Google Patents
微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法及其用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107895653B CN107895653B CN201711021246.7A CN201711021246A CN107895653B CN 107895653 B CN107895653 B CN 107895653B CN 201711021246 A CN201711021246 A CN 201711021246A CN 107895653 B CN107895653 B CN 107895653B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cigarette filter
- composite material
- ferrocene
- graphene composite
- microwave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 title claims abstract description 80
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 46
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N toluene Substances CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 4
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 claims description 3
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 claims description 3
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229920006221 acetate fiber Polymers 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004113 Sepiolite Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052624 sepiolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000009967 tasteless effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/38—Carbon pastes or blends; Binders or additives therein
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法，将回收的香烟过滤嘴在二茂铁‑甲苯溶液中浸泡若干次后，在微波炉中微波加热处理，即得到香烟过滤嘴/石墨烯复合材料。本发明将回收的香烟过滤嘴在二茂铁溶液中浸泡后经微波法加热处理，通过改变微波的功率和二茂铁溶液的浓度制备石墨烯，从而得到香烟过滤嘴/石墨烯的复合材料。制备的复合材料多孔，生成石墨烯后有效的提高了比表面，具有优异的电化学性能，因此可用作超级电容器的电极材料。本发明直接将香烟过滤嘴回收利用，可以有效的改善废烟头的污染问题，且利用微波法处理高效便捷，便于控制，可操作性性强。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法，本发明还涉及上述方法制得的香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的用途。
背景技术
目前，香烟过滤嘴主要是由纤维材料制备而成。这些纤维材料可以划分为两大类。一类是植物纤维，另一类是非植物纤维。植物类纤维最主要就是纸质，选择用于过滤嘴的要求是疏松多孔，具有很好的透气性能以及吸附性能。非植物纤维类又包括醋酸纤维、聚丙烯纤维、活性炭纤维以及海泡石纤维。其中，醋酸纤维是香烟过滤嘴最主要的原材料。因为其本身无毒无味，吸附性强，并且弹性好，具有很好的热稳定性。因此，它可以称之为一种理想的香烟滤材。香烟的滤材都有一个比较好的特性就是多孔，具有比较好的吸附性能。而其多孔性正是目前电极材料的研究热点。因为多孔材料具有卓越的离子传输性以及高的比表面，被认为是电极材料的最优选择。而石墨烯基复合材料也可以作为电极材料，将其与香烟过滤嘴复合之后得到的复合材料具有超电容特性。制备复合材料的方法有很多，常见的有CVD等方法。但是不易控制容易产生杂质。
微波法是新型的纳米材料的复合方法，所制得的复合材料具有完好的结构，并且形态均一，因此成为了制备复合材料方法的研究热点。微波加热的原理就是在微波电磁场的作用下，极性分子从原来的热运动状态随电磁场方向的交变而排列取向。在这个过程中，能量进行了转换。交变电磁场能转化为热能。因此微波加热法相比于传统的加热具有速度快，均匀受热，高效便于控制等优点。
用微波法制备香烟过滤嘴/石墨烯的复合材料高效便捷，得到的复合材料具有多孔结构以及高的比表面，在储能领域具有广泛应用。同时，对香烟过滤嘴的回收利用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法，为香烟过滤嘴的回收利用提供了一种新方法。
本发明的另一目的是提供上述方法制得的香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的用途。
本发明所采用的技术方案是，微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法，将回收的香烟过滤嘴在二茂铁-甲苯溶液中浸泡若干次后，在微波炉中微波加热处理，即得到香烟过滤嘴/石墨烯复合材料。
本发明的特点还在于，
回收的香烟过滤嘴为使用过的过滤嘴，其中含有烟丝燃烧后，被吸附产生的物质。
二茂铁-甲苯溶液的浓度为1～2mol/L。
香烟过滤嘴与二茂铁-甲苯溶液质量体积比为0.01～0.15g/ml。
浸泡过程为：先将回收的香烟过滤嘴在二茂铁-甲苯溶液中浸泡，然后静置。
浸泡次数为5～10次，每次浸泡时间为30～60s。
微波加热的功率为1200～1800W。
微波加热时间为5～20s。
本发明所采用的另一技术方案是，采用微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法制得的香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的用途，用作超级电容器的电极材料。
本发明的有益效果是，本发明将回收的香烟过滤嘴在二茂铁溶液中浸泡后经微波法加热处理，通过改变微波的功率和二茂铁溶液的浓度制备石墨烯，从而得到香烟过滤嘴/石墨烯的复合材料。表现为石墨烯在香烟过滤嘴的表面以及空隙内部存在。制备的复合材料多孔，生成石墨烯后有效的提高了比表面，因此具有优异的电化学性能。
本发明还具有的优点是直接将香烟过滤嘴回收利用，可以有效的改善废烟头的污染问题。利用微波法处理高效便捷，便于控制，可操作性性强。
附图说明
图1是实施例1制备的香烟过滤嘴/石墨烯的复合材料的宏观形貌图；
图2是实施例4制备的香烟过滤嘴/石墨烯的复合材料的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法，首先将二茂铁溶于甲苯，将香烟过滤嘴在二茂铁的甲苯溶液中浸泡多次后，进行微波加热处理，在加热过程中，二茂铁既作为催化剂又作为碳源，制备出石墨烯，从而得到香烟过滤嘴/石墨烯的复合材料。
具体按照以下步骤实施：
步骤1，将二茂铁溶于甲苯中，得到浓度为1～2mol/L的二茂铁-甲苯溶液；
步骤2，按照香烟过滤嘴与二茂铁-甲苯溶液质量体积比为0.01～0.15g/ml，将回收的香烟过滤嘴在二茂铁-甲苯溶液中浸泡30～60s，然后将其放置在干净的培养皿上静置3～5min，随后再浸泡在二茂铁溶液中。此过程重复5～10次。重复多次的目的是为了可以让二茂铁充分的进入香烟过滤嘴中。
步骤3，将步骤2浸泡了二茂铁-甲苯溶液的香烟过滤嘴放入微波炉中，进行微波加热处理，加热功率为1200～1800w，处理时间为5～20s，即得到香烟过滤嘴/石墨烯复合材料。
本发明选取香烟过滤嘴，由于香烟过滤嘴的多有纤维制成，本身的结构疏松多孔，将其在二茂铁溶液中浸泡后，二茂铁可以充分的进入香烟过滤嘴的内部。在微波加热下，二茂铁既作为碳源又作为催化剂使石墨烯可以快速的在香烟过滤嘴的表面及其内部生成。所制备的复合材料既可以保持香烟过滤嘴本身的多孔结构，又由于石墨烯的生成大大的提高了其比表面。而多孔性以及高的比表面可以提高材料的电化学性能。
实施例1
将9.3g二茂铁溶于50ml甲苯中，随后按照香烟过滤嘴与二茂铁-甲苯溶液质量体积比为0.01g/ml，将香烟过滤嘴在二茂铁溶液中浸泡40s，浸泡后放置在干净的培养皿上静置3min，使二茂铁溶液可以充分的进入香烟过滤嘴内部。这个过程重复10次之后放置在微波炉中，进行微波加热处理。加热功率设置为1200w，加热时间为5s，得到香烟过滤嘴/石墨烯复合材料。复合材料的宏观形貌如图1所示，可以看出得到的复合材料完好的保持了烟头的结构。
实施例2
将13.95g二茂铁溶于50ml甲苯中，随后按照香烟过滤嘴与二茂铁-甲苯溶液质量体积比为0.15g/ml，将香烟过滤嘴在二茂铁溶液中浸泡50s，浸泡后放置在干净的培养皿上静置3min，使二茂铁溶液可以充分的进入香烟过滤嘴内部。这个过程重复8次之后放置在微波炉中，进行微波加热处理。加热功率设置为1200w，加热时间为10s，得到香烟过滤嘴/石墨烯复合材料。得到的复合材料多孔，且具有少量石墨烯。
实施例3
将18.6g二茂铁溶于50ml甲苯中，随后按照香烟过滤嘴与二茂铁-甲苯溶液质量体积比为0.1g/ml，将香烟过滤嘴在二茂铁溶液中浸泡60s，浸泡后放置在干净的培养皿上静置3min，使二茂铁溶液可以充分的进入香烟过滤嘴内部。这个过程重复5次之后放置在微波炉中，进行微波加热处理。加热功率设置为1200w，加热时间为15s，得到香烟过滤嘴/石墨烯复合材料。
实施例4
将9.3g二茂铁溶于50ml甲苯中，随后按照香烟过滤嘴与二茂铁-甲苯溶液质量体积比为0.01g/ml，将香烟过滤嘴在二茂铁溶液中浸泡30s，浸泡后放置在干净的培养皿上静置3min，使二茂铁溶液可以充分的进入香烟过滤嘴内部。这个过程重复10次之后放置在微波炉中，进行微波加热处理。功率设置为1500w，时间为20s。微波加热后得到香烟过滤嘴/石墨烯复合材料SEM图片如图2所示，可以看到石墨烯生长在其中，且其表面多孔。
实施例5
将9.3g二茂铁溶于50ml甲苯中，随后按照香烟过滤嘴与二茂铁-甲苯溶液质量体积比为0.01g/ml，将香烟过滤嘴在二茂铁溶液中浸泡30s，浸泡后放置在干净的培养皿上静置3min，使二茂铁溶液可以充分的进入香烟过滤嘴内部。这个过程重复10次之后放置在微波炉中，进行微波加热处理。功率设置为1800w，时间为10s。得到香烟过滤嘴/石墨烯复合材料。得到的复合材料有明显的孔分布。
Claims (5)
1.微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法，其特征在于，将回收的香烟过滤嘴在二茂铁-甲苯溶液中浸泡若干次后，在微波炉中微波加热处理，即得到香烟过滤嘴/石墨烯复合材料；
所述回收的香烟过滤嘴为使用过的过滤嘴，其中含有烟丝燃烧后，被吸附产生的物质；
所述浸泡过程为：先将回收的香烟过滤嘴在二茂铁-甲苯溶液中浸泡，然后静置；
所述二茂铁-甲苯溶液的浓度为1～2mol/L；
所述微波加热的功率为1200～1800W。
2.根据权利要求1所述的微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法，其特征在于，所述香烟过滤嘴与二茂铁-甲苯溶液质量体积比为0.01～0.15g/ml。
3.根据权利要求1所述的微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法，其特征在于，所述浸泡次数为5～10次，每次浸泡时间为30～60s。
4.根据权利要求1所述的微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法，其特征在于，所述微波加热时间为5～20s。
5.采用权利要求1-4任一项所述的微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法制得的香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的用途，其特征在于，用作超级电容器的电极材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711021246.7A CN107895653B (zh) | 2017-10-27 | 2017-10-27 | 微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法及其用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711021246.7A CN107895653B (zh) | 2017-10-27 | 2017-10-27 | 微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法及其用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107895653A CN107895653A (zh) | 2018-04-10 |
| CN107895653B true CN107895653B (zh) | 2019-10-25 |
Family
ID=61803235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711021246.7A Active CN107895653B (zh) | 2017-10-27 | 2017-10-27 | 微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法及其用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107895653B (zh) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102557020B (zh) * | 2011-12-31 | 2013-10-16 | 上海大学 | 一种简单的高质量、溶液稳定的石墨烯制备方法 |
| CN103005712A (zh) * | 2013-01-04 | 2013-04-03 | 江苏中烟工业有限责任公司 | 一种石墨烯类纤维卷烟滤嘴及其制备方法 |
| CN103818897B (zh) * | 2014-01-09 | 2019-01-29 | 新疆出入境检验检疫局 | 一种用兰炭制备多层石墨烯的方法 |
| CN105645381B (zh) * | 2016-01-12 | 2017-11-03 | 山东联星能源集团有限公司 | 强效微波法制备石墨烯碳纳米管复合材料的方法 |
| CN106543979B (zh) * | 2016-10-26 | 2019-10-22 | 天津大学 | 石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯导热复合薄膜的制备方法 |
| CN106683813B (zh) * | 2016-12-19 | 2018-10-26 | 北京工业大学 | 一种石墨烯包覆可变相态纳米磁性复合材料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-10-27 CN CN201711021246.7A patent/CN107895653B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107895653A (zh) | 2018-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109192985B (zh) | 一种zif-9基多孔碳/碳纤维复合材料及其制备方法 | |
| CN107827107B (zh) | 一种木棉基中空多孔炭微管或多孔炭微带的制备方法 | |
| CN108617154B (zh) | 一种多孔碳负载纳米镍吸波材料及其制备方法 | |
| US11760638B2 (en) | Method for preparing graphene material from industrial hemp by laser induction | |
| CN103613096B (zh) | 一种低成本制备石墨烯宏观体的方法 | |
| CN109133962A (zh) | 一种静电纺纳米纤维复合碳气凝胶及其制备方法 | |
| CN103607795A (zh) | 一种石墨烯发热膜的制备方法 | |
| CN106563816A (zh) | 一种多孔碳负载石墨烯包覆纳米镍颗粒吸波材料的制备方法 | |
| CN105780197B (zh) | 一种活性碳纳米纤维及其制备方法 | |
| CN107424850A (zh) | 一种利用水热-活化-热解法制备纤维素基多孔碳材料的方法并用于超级电容器电极 | |
| CN105421036B (zh) | 高温复合材料石墨烯改性方法、高温复合材料及制备方法 | |
| CN110482526B (zh) | 一种以鸡蛋清为前驱体的生物质多孔碳电磁吸波材料的制备方法 | |
| CN106948032B (zh) | 纤维素基炭纤维、制备方法及其用于制备电极材料的方法 | |
| CN109110759A (zh) | 一种氮、硼共掺杂多孔碳材料的制备方法 | |
| CN106608622A (zh) | 一种微波制备汉麻秆基活性炭的方法 | |
| CN110148760A (zh) | 一种多孔碳-碳纳米管复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN106898494B (zh) | 一种中间相碳微球-碳纳米管复合材料的制备方法 | |
| CN103272562B (zh) | 一种滤料基活性炭纤维的制备方法 | |
| CN107895653B (zh) | 微波制备香烟过滤嘴/石墨烯复合材料的方法及其用途 | |
| CN104332257B (zh) | 一种耐高温通信电缆绝缘工艺的真空微波干燥方法及其干燥回收再利用处理装置 | |
| CN103724043A (zh) | 一种高导热c/c复合材料及制备方法 | |
| CN105810973B (zh) | 一种燃料电池石墨烯气体扩散膜及其制备方法 | |
| CN108395258B (zh) | 一种利用微波烧结萝藦纤维获得氧化铝中空纤维的方法 | |
| CN102041564B (zh) | 纤维丝束纺丝用干燥装置及方法 | |
| CN106517195A (zh) | 一种利用磷酸活化生物质制备多孔炭以及在超级电容器中的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |