CN108314018A - 一种桉树基多孔碳石墨化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳质材料应用技术领域，具体涉及一种桉树基多孔碳石墨化方法。先将桉树基多孔碳粉碎过筛，桉树基多孔碳粉与K2CO3、Na2CO3、Al(NO3)3或Zn(NO3)2按比例混合，在N2气氛条件下，置于石墨化炉中，程序升温到900‑1100℃，保温1～2小时；降温至25～35℃，将所得石墨化产物用稀盐酸洗涤3次，用去离子水洗涤至中性，在80‑100℃干燥获得桉树基多孔炭石墨化产物。本发明利用桉树基多孔碳石墨化获得的产物为石墨烯和氧化石墨烯,拉曼图谱中D，G和2D各峰清晰。本发明方法简单，生产过程中使用酸和碱减少，排放污水和废气减少，成本低廉，安全环保，可实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于炭质材料应用技术领域，具体涉及一种桉树基多孔碳石墨化方法。
背景技术
在高温下农林废弃物脱除原材料中H、O、N等元素，形成碳骨架，主要影响因素为升温速率和炭化温度，获得农林废弃物多孔炭。因此，农林废弃物在无催化剂作用下制备的碳材料为无定形碳，表现在PXRD图谱中只出现包峰，即使在高温下也难以石墨化。
通常使用的活化剂有磷酸、硫酸、硼酸、KOH、NaOH、ZnCl2、K2CO3、K2S、CaCl2、磷酸二氢钾、(NH4)2HPO4等，获得多孔碳。使用强碱，如KOH和NaOH对碳化炉有损坏作用；使用氯化物，如ZnCl2、CaCl2和FeCl3不仅对碳化炉有损坏作用，而且有害气体物染生产环境，影响生产者健康；另一方面，在工业生产中使用强碱或者氯化物作活化剂，生产过程中废水处理需要耗损大量经费，会提高生产成本，产品价格上升，同时也影响生态环境。
近年来，石墨烯由于具有独特的电子、光学和机械性能，引起了持续而广泛的关注。在石墨烯工业化生产过程探索中，人们一直致力于寻求可再生的碳源前驱体和绿色可持续的制备途径。
以农林废弃物为原料制备石墨烯材料的方法应运而生。该方法可以有效利用农林废弃物富含的N、P等杂原子以及特殊结构改善石墨烯材料的理化性质，使得制备的石墨烯材料在电化学领域表现出优异的特性。
利用农林废弃物制备石墨烯材料，不仅要考虑农林废弃物的升温速率和炭化温度，还需考虑农林废弃物在石墨化过程中催化剂的使用。科研工作者成功地以铜为催化剂、聚苯乙烯或者聚乙烯废弃塑料为碳源通过水平常压化学气相沉积法在双管式炉系统中制备出了单层、双层乃至多层的石墨烯；催化剂的使用是农林废弃物向石墨烯转化的必备条件；农林废弃物青草的叶片在铜催化剂的作用下也可以制备出高质量高结晶度的单层石墨烯[Carbon,2014,72:66-73；ACS Nano,2011,5(9):7601-7607.]。莲花的花瓣和木槿花等在氩气氛围下辅以小于或等于1600℃的温度进行热剥落处理，最大限度的去除含氧的杂质后，即能得到高质量的石墨烯材料，温度和厌氧环境对农林废弃物制备石墨烯材料至关重要，富含的纤维素和半纤维素中的碳碳键在高温和厌氧条件的共同作用下可以实现分裂和分子重组，最终得以形成石墨烯，制备石墨烯的实验发现，相对较高的温度有助于提高石墨烯的质量，升高温度也可有效去除含氧杂质[Carbon,2012,50(11):4123-4129.]。废弃物虾蟹壳的主要成分为壳聚糖，在硝酸锌﹑硝酸铝或氢氧化钾催化剂存在的情况下热解实现石墨烯的合成[CN 107758645 A；]。
现有工业生产石墨烯技术中采用石墨粉为原料制备石墨烯，使用Hummers法或Hummers改良法，需使用浓硫酸，浓硝酸和高锰酸钾产生大量的废水对环境造成巨大的污染，消耗巨大的人力和财力成本，使得石墨烯的价格居高不下，严重阻碍了石墨烯的大规模应用和推广。桉树基多孔炭材料来自于丰富的桉树资源，具有无污染、来源广等优点，为大规模生产石墨烯提供了可能，但至今未见桉树基多孔石墨化的有效方法。
发明内容
为了克服现有工业生产技术存在的大量使用浓硫酸污染环境的诸多问题，本发明的目的在于提供一种桉树基多孔碳石墨化方法，所得桉树基多孔碳石墨化产物为少层石墨烯或氧化石墨烯。本发明制备方法成本低、安全环保、制备效率高、碳源前驱体资源丰富。
本发明的技术方案为：
一种桉树基多孔碳石墨化方法，包括如下步骤：
(1)将桉树基多孔碳进行烘烤、粉碎，过50-100目筛；
(2)将过筛后的桉树基多孔碳与催化剂混合，在N2气氛条件下，置于石墨化炉中，升温至500-800℃，保温1～2小时；
(3)继续升温到900～1100℃，保温1～2小时，然后降温至25～35℃，经过洗涤、干燥，得到桉树基多孔碳石墨化产物。
优选地，步骤(1)中烘烤是指在95～105℃烘烤12-24小时。
优选地，所述催化剂为K2CO3﹑Na2CO3﹑Al(NO3)3和Zn(NO3)2中的至少一种。
优选地，步骤(2)中所述桉树基多孔碳与催化剂重量比1:1～5。
优选地，步骤(2)中升温速率为0.5～1.0℃/分钟。
优选地，步骤(3)中升温速率为3.0～5.0℃/分钟。
优选地，步骤(3)中降温速率为3～5℃/分钟。
优选地，步骤(3)中洗涤步骤为：先用稀盐酸洗涤3次，再用去离子水洗涤至中性。
优选地，步骤(3)中干燥温度为80-100℃。
上述方法制备得到的桉树基多孔碳石墨化产物。
本发明的有益效果如下：
(1)桉树基多孔碳资源丰富，本发明方法能使桉树基多孔碳石墨化，获得高附加值电子行业有用的电子材料；
(2)本发明桉树基多孔炭石墨化产物的拉曼图谱中D/G＜1，而且2D峰清晰可辨认，意味着桉树基多孔碳石墨烯为少层石墨烯，相对于用石墨粉为原料制备的石墨烯，受损程度较小，在工业化生产条件下避免危险工艺有重要经济价值和社会价值；
(3)本发明桉树基多孔碳石墨化产物的PXRD谱图中清晰可见002和100峰，为下游产品导电碳浆料、石墨烯锂离子电池、轻质防弹衣等等提供了质量保证；
(4)本发明桉树基多孔炭石墨化产物，比表面积为1428～2095m2/g，与石墨烯比表面积理论值2620m2/g接近，进一步证明本发明制得的产物为石墨烯，保证石墨烯的质量。
附图说明
附图1为实施例1制备得到的桉树基多孔碳石墨化产物的拉曼图谱；
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
以下实施例中拉曼图谱由显微拉曼光谱仪产生，其型号为：LabRAM Aramis，生产厂家为：法国H.J.Y公司。
实施例1
一种桉树基多孔碳石墨化方法，包括如下步骤：
(1)将桉树基多孔炭95℃烘干过夜，然后，粉碎过50目筛；
(2)称取100克桉树基多孔炭和250克碳酸钾和50克硝酸锌混合均匀，在N2气氛条件下，将其置于石墨化炉中升温至500℃，控制升温速度为1.0℃/分钟，保温2小时；
(3)继续升温，控制升温速度为3.0℃/分钟，升温到1100℃，保温1小时，降温速度控制为5℃/分钟，慢慢降温到室温，室温取出样品，用稀盐酸洗3次，用去离子水作为洗涤液,直到清洗液为中性，在90℃烘干。
经测试，所得产物比表面积为1638m2/g；所得产物的拉曼图谱如附图1所示，图1是一个拉曼完整图谱，D，G和2D都存在，证明桉树基多孔碳石墨化产物符合石墨烯拉曼图谱的的表征；通过附图1计算得到D/G为0.23，而且2D峰清晰可辨认，意味着桉树基多孔炭石墨化产物是少层石墨烯，相对于用石墨粉为原料制备的石墨烯，受损程度较小。
实施例2
一种桉树基多孔碳石墨化方法，包括如下步骤：
(1)将桉树基多孔炭100℃烘干过夜，然后，粉碎过100目筛；
(2)称取100克桉树基多孔炭和100克碳酸钠混合均匀，在N2气氛条件下，将其置于石墨化炉中升温至500℃，控制升温速度为1.0℃/分钟，保温2小时；
(3)继续升温，控制升温速度为3.0℃/分钟，升温到1100℃，保温1小时，降温速度控制为5℃/分钟，慢慢降温到室温，室温取出样品，用稀盐酸洗3次，用去离子水作为洗涤液,直到清洗液为中性，在90℃烘干。
经测试，所得产物比表面积为1829m2/g。
实施例3
一种桉树基多孔碳石墨化方法，包括如下步骤：
(1)将桉树基多孔炭95℃烘干过夜，然后，粉碎过50目筛；
(2)称取100克桉树基多孔炭和300克碳酸钠和100克硝酸锌混合均匀，在N2气氛条件下，将其置于石墨化炉中升温至500℃，控制升温速度为1.0℃/分钟，保温2小时；
(3)继续升温，控制升温速度为3.0℃/分钟，升温到1000℃，保温1小时，降温速度控制为5℃/分钟，慢慢降温到室温，室温取出样品，用稀盐酸洗3次，用去离子水作为洗涤液,直到清洗液为中性，在90℃烘干。
经测试，所得产物比表面积为1939m2/g。
实施例4
一种桉树基多孔碳石墨化方法，包括如下步骤：
(1)将桉树基多孔炭98℃烘干过夜，然后，粉碎过100目筛；
(2)称取100克桉树基多孔炭和100克碳酸钠和100克硝酸铝混合均匀，在N2气氛条件下，将其置于石墨化炉中升温至500℃，控制升温速度为1.0℃/分钟，保温2小时；
(3)继续升温，控制升温速度为3.0℃/分钟，升温到1100℃，保温1小时，降温速度控制为5℃/分钟，慢慢降温到室温，室温取出样品，用稀盐酸洗3次，用去离子水作为洗涤液,直到清洗液为中性，在100℃烘干。
经测试，所得产物比表面积为2062m2/g。
实施例5
一种桉树基多孔碳石墨化方法，包括如下步骤：
(1)将桉树基多孔炭95℃烘干过夜，然后，粉碎过50目筛；
(2)称取100克桉树基多孔炭和500克碳酸钾混合均匀，在N2气氛条件下，将其置于石墨化炉中升温至800℃，控制升温速度为1.0℃/分钟，保温2小时；
(3)继续升温，控制升温速度为3.0℃/分钟，升温到1100℃，保温1小时，降温速度控制为5℃/分钟，慢慢降温到室温，室温取出样品，用稀盐酸洗3次，用去离子水作为洗涤液,直到清洗液为中性，在90℃烘干。
经测试，所得产物比表面积为2095m2/g。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种桉树基多孔碳石墨化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将桉树基多孔碳进行烘烤、粉碎，过50-100目筛；
(2)将过筛后的桉树基多孔碳与催化剂混合，在N2气氛条件下，置于石墨化炉中，升温至500-800℃，保温1～2小时；
(3)继续升温到900～1100℃，保温1～2小时，然后降温至25～35℃，经过洗涤、干燥，得到桉树基多孔碳石墨化产物。
2.根据权利要求1所述的一种桉树基多孔碳石墨化方法，其特征在于，步骤(1)中烘烤是指在95～105℃烘烤12-24小时。
3.根据权利要求1所述的一种桉树基多孔碳石墨化方法，其特征在于，所述催化剂为K2CO3﹑Na2CO3﹑Al(NO3)3和Zn(NO3)2中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种桉树基多孔碳石墨化方法，其特征在于，步骤(2)中所述桉树基多孔碳与催化剂重量比1:1～5。
5.根据权利要求1所述的一种桉树基多孔碳石墨化方法，其特征在于，步骤(2)中升温速率为0.5～1.0℃/分钟。
6.根据权利要求1所述的一种桉树基多孔碳石墨化方法，其特征在于，步骤(3)中升温速率为3.0～5.0℃/分钟。
7.根据权利要求1所述的一种桉树基多孔碳石墨化方法，其特征在于，步骤(3)中降温速率为3～5℃/分钟。
8.根据权利要求1所述的一种桉树基多孔碳石墨化方法，其特征在于，步骤(3)中洗涤步骤为：先用稀盐酸洗涤3次，再用去离子水洗涤至中性。
9.根据权利要求1所述的一种桉树基多孔碳石墨化方法，其特征在于，步骤(3)中干燥温度为80-100℃。
10.权利要求1至9中所述的任一种桉树基多孔碳石墨化方法制备得到的桉树基多孔碳石墨化产物。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110255555A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-20 | 西安交通大学苏州研究院 | 基于马蔺的三维多孔类石墨烯结构碳材料及其制备方法和应用 |
| CN113307254A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-08-27 | 武汉科技大学 | 采用低温双盐化合物制备三维多孔石墨烯片的方法及应用 |
| CN115924911A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-04-07 | 林立 | 一种多孔炭材料的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105800600A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-27 | 武汉理工大学 | 利用果皮制备氮自掺杂三维石墨烯的方法 |
| CN107758646A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-06 | 华南理工大学 | 一种利用竹材下脚料制备石墨烯材料的方法 |
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2018
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105800600A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-27 | 武汉理工大学 | 利用果皮制备氮自掺杂三维石墨烯的方法 |
| CN107758646A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-06 | 华南理工大学 | 一种利用竹材下脚料制备石墨烯材料的方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110255555A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-20 | 西安交通大学苏州研究院 | 基于马蔺的三维多孔类石墨烯结构碳材料及其制备方法和应用 |
| CN113307254A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-08-27 | 武汉科技大学 | 采用低温双盐化合物制备三维多孔石墨烯片的方法及应用 |
| CN115924911A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-04-07 | 林立 | 一种多孔炭材料的制备方法 |
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