CN110449165A - 一种利用废弃烟头制成的负载硫化镉颗粒的碳纤维及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于制备碳纤维技术领域，公开了一种利用废弃烟头制备碳纤维负载硫化镉量子点的方法和应用。该方法包括以下步骤：将废弃烟头放入管式炉中，在氮气环境和温度450～500℃条件下进行退火，得到碳纤维；再将碳纤维先后浸泡在醋酸镉水溶液和硫化钠水溶液中，自然晾干后在氮气环境下以370～450℃煅烧制得负载硫化镉颗粒的碳纤维。该方法采用退火合成，将废弃烟头转化成碳纤维并，再用原位合成法负载硫化银颗粒，制作出负载了硫化镉的碳纤维。该产品可用于降解废弃污染物的应用领域上。
Description
技术领域
本发明属于碳纤维制备技术领域，特别涉及一种利用废弃烟头制成的负载硫化镉颗粒的碳纤维及其制备方法和应用。
背景技术
近些年，环境污染成为人们亟待解决的一个重要问题。因半导体材料展现出独特的性能，使其为催化降解污染物注入了新的活力。尤其是面对水污染处理这一严峻的挑战，半导体催化剂能够吸收利用太阳光这一绿色能源来催化降解废水中的有机物，光催化效率高、安全性好,能降解几乎所有的有机污染物,使得开发比表面积大、光催化活性高、光响应范围广的光催化材料和经济、有效、环境友好的光催化废水处理技术成为当下研究的重要内容。
硫化镉是一种非常重要的半导体金属氧化物由于其具有良好的气敏性能和独特的光学、电学性能，在气敏元件、气体传感器、电极材料及太阳能电池等多种领域有着广阔的应用前景。然而随着人们对硫化镉的进一步研究，发现它也是一种很好的光催化剂，越来越多的人将其应用到光催化领域。光催化作用是在具有较高能量的紫外光照射下激发产生的。但由于在光催化的过程中发挥关键作用的光生电子-空穴对不稳定而很容易复合，这也限制了硫化镉光催化作用的发挥。因此，为了更好的发挥二氧化锡在光催化领域中的作用就必须解决两个方面的问题：(1)缩短载流子的迁移路径；(2)降低光生电子-空穴对的复合率。而碳纤维由于其优良的导电性，可以有效加快电子移动的速度，缩短载流子的迁移路径，从而降低电子和空穴的复合率，增强了光催化反应的进行及效率。除此之外，黑色的碳纤维还具备优秀的吸收可见光的能力，能够有效吸收不同波段范围的入射光，提高光的利用率，促进反应的高效率进行。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种利用废弃烟头制成的负载硫化镉颗粒的碳纤维的制备方法。该方法采用高温退火将废弃烟头制备成碳纤维，再在其上负载硫化镉，制作出负载硫化镉颗粒的碳纤维，该方法制备工艺简单且废物利用，成本低廉。
本发明的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的负载硫化镉颗粒的碳纤维。
本发明的再一目的在于提供一种上述负载硫化镉颗粒的碳纤维的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种利用废弃烟头制成的负载硫化镉颗粒的碳纤维的制备方法，包括以下操作步骤：将废弃烟头放入管式炉中，在氮气环境和温度450～500℃条件下进行退火，得到碳纤维；再将碳纤维先后浸泡在醋酸镉水溶液和硫化钠水溶液中，自然晾干后在氮气环境下以370～450℃煅烧制得负载硫化镉颗粒的碳纤维。
所述醋酸镉水溶液的浓度为50mmol/L～1mol/L；所述硫化钠水溶液的浓度为50mmol/L～1mol/L。
所述退火的时间为1～3h。
上述的制备方法，具体包括以下操作步骤：
S1.将废弃烟头在40～60℃下烘干10～12h；
S2.将烘干后的烟头放入管式炉中，通入氮气10min后，将管式炉温度设置到450～500℃之间，退火1～3h，得到碳纤维；
S3.将碳纤维浸泡在醋酸镉水溶液中30s，自然风干后在硫化钠水溶液中再浸泡30s，风干后放在管式炉中，在氮气环境下以370～450℃煅烧，再冷却至室温，得到负载硫化镉颗粒的碳纤维。
S1所述烘干的时间为12h。
一种由上述的制备方法制备得到的利用废弃烟头制成的负载硫化镉颗粒的碳纤维。
上述的利用废弃烟头制成的负载硫化镉颗粒的碳纤维在降解废弃污染物领域中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明采用简单的高温退火方法，将废弃的烟头制备成碳纤维，再将硫化镉颗粒负载在上面，制作出负载硫化镉颗粒的碳纤维。
(2)本发明合成的碳纤维和硫化镉复合材料可有效地提高载流子的寿命，提高材料的性能。
(3)本发明所需设备和制备工艺简单、废物利用，可直接大批量生产。
附图说明
图1为实施例1中制备的负载了硫化镉颗粒的碳纤维的表面放大800倍的SEM照片。
图2为实施例1制备的负载了硫化镉颗粒的碳纤维的表面放大35000倍的SEM照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
1.将废弃烟头在40℃下烘干12h；
2.将烘干后的烟头放入管式炉中，通入氮气10min后，将管式炉温度设置到500℃，退火2h，得到碳纤维；
3.将上述得到的碳纤维浸泡在醋酸镉水溶液中30s，自然风干后在硫化钠水溶液中再浸泡30s，风干后放在管式炉中，在氮气环境下400℃煅烧，再冷却至室温，得到负载硫化镉颗粒的碳纤维。
图1为本实施例制备的负载了硫化镉颗粒的碳纤维的表面SEM照片。从图1中可知，在800倍的扫描电子显微镜下观察到的完整碳纤维。图2为本实例制备的负载了硫化镉颗粒的碳纤维的表面SEM照片。由图2可知，在35000倍的扫描电子显微镜下观察到的细小的硫化镉颗粒均匀的负载在碳纤维的表面上。
实施例2
1.将废弃烟头在50℃下烘干12h；
2.将烘干后的烟头放入管式炉中，通入氮气10min后，将管式炉温度设置到500℃之间，退火3h，得到碳纤维；
3.将上述得到的碳纤维浸泡在醋酸镉水溶液中30s，自然风干后在硫化钠水溶液中再浸泡30s，风干后放在管式炉中，在氮气环境下400℃煅烧，再冷却至室温，得到负载硫化镉颗粒的碳纤维。
实施例3
1.将废弃烟头在60℃下烘干12h；
2.将烘干后的烟头放入管式炉中，通入氮气10min后，将管式炉温度设置到450℃之间，退火3h，得到碳纤维；
3.将上述得到的碳纤维浸泡在醋酸镉水溶液中30s，自然风干后在硫化钠水溶液中再浸泡30s，风干后放在管式炉中，在氮气环境下400℃煅烧，再冷却至室温，得到负载硫化镉颗粒的碳纤维。
实施例4
1.将废弃烟头在40℃下烘干12h；
2.将烘干后的烟头放入管式炉中，通入氮气10min后，将管式炉温度设置到450℃之间，退火1h，得到碳纤维；
3.将上述得到的碳纤维浸泡在醋酸镉水溶液中30s，自然风干后在硫化钠水溶液中再浸泡30s，风干后放在管式炉中，在氮气环境下370℃煅烧，再冷却至室温，得到负载硫化镉颗粒的碳纤维。
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，其他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 (7)
1.一种利用废弃烟头制成的负载硫化镉颗粒的碳纤维的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：将废弃烟头放入管式炉中，在氮气环境和温度450～500℃条件下进行退火，得到碳纤维；再将碳纤维先后浸泡在醋酸镉水溶液和硫化钠水溶液中，自然晾干后在氮气环境下以370～450℃煅烧制得负载硫化镉颗粒的碳纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述醋酸镉水溶液的浓度为50mmol/L～1mol/L；所述硫化钠水溶液的浓度为50mmol/L～1mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述退火的时间为1～3h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括以下操作步骤：
S1.将废弃烟头在40～60℃下烘干10～12h；
S2.将烘干后的烟头放入管式炉中，通入氮气10min后，将管式炉温度设置到450～500℃之间，退火1～3h，得到碳纤维；
S3.将碳纤维浸泡在醋酸镉水溶液中30s，自然风干后在硫化钠水溶液中再浸泡30s，风干后放在管式炉中，在氮气环境下以370～450℃煅烧，再冷却至室温，得到负载硫化镉颗粒的碳纤维。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：S1所述烘干的时间为12h。
6.一种由权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的利用废弃烟头制成的负载硫化镉颗粒的碳纤维。
7.根据权利要求6所述的利用废弃烟头制成的负载硫化镉颗粒的碳纤维在降解废弃污染物领域中的应用。
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