CN113979786B - 一种石墨烯复合陶坛及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯复合陶坛及其制备方法，其制备方法依次包括以下步骤：(1)将石墨烯和金属离子无机盐加水搅拌混合，得复合溶液；(2)在未施内釉的陶坛内表面涂刷步骤(1)所得复合溶液，干燥后涂刷黏土水溶液，反复交替涂刷；(3)在步骤(2)涂刷后的陶坛内壁喷涂釉水，在保护气氛中烧结，得石墨烯复合陶坛。本发明还包括上述方法制得的石墨烯复合陶坛。本发明所得石墨烯复合陶坛具有丰富的孔结构、吸附性能及催化活性，有效解决了现有技术中陶坛比表面积较小、吸附性能及陈化效果较差等问题，可应用于白酒陈化、食品发酵等领域。
Description
技术领域
本发明涉及陶坛制备技术领域，具体涉及一种石墨烯复合陶坛及其制备方法。
背景技术
陶坛是用粘土经人工或机器成型后烧制而成的器具，历史悠久，可追溯至新石器时期。陶坛系由粘土高温烧制而成，无毒、具有一定的孔隙、粘土中的氧化物具有催化作用，作为食品生产过程中重要的容器而被广泛应用，如白酒的陈化，豆瓣、醋、酱油的发酵等。但现有的陶坛基于传统工艺，所制陶坛比表面积较小、吸附性能及陈化效果较差。
石墨烯作为一种新型的二维材料，其具有超大的比表面积、优异的导电性能、化学和热力学稳定性好及抗菌性能，作为极佳的吸附材料及催化剂载体受到密切关注和研究。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种石墨烯复合陶坛及其制备方法，所得石墨烯复合陶坛具有丰富的孔结构、吸附性能及催化活性，有效解决了现有技术中陶坛比表面积较小、吸附性能及陈化效果较差等问题，可应用于白酒陈化、食品发酵等领域。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种石墨烯复合陶坛的制备方法，依次包括以下步骤：
(1)将石墨烯和金属离子无机盐加水搅拌混合，得复合溶液；
(2)在未施内釉的陶坛内表面涂刷步骤(1)所得复合溶液，干燥后涂刷黏土水溶液，反复交替涂刷；
(3)在步骤(2)涂刷后的陶坛内壁喷涂釉水，在保护气氛中烧结，得石墨烯复合陶坛。
进一步，步骤(1)中，石墨烯为氧化石墨烯、电剥离石墨烯、物理法制石墨烯、氧化还原石墨烯和氟化石墨烯中的至少一种。
进一步，步骤(1)中，金属离子无机盐为氯化铁、氯化铜、氯化锌、硝酸铜、硝酸铁和硝酸锌中的至少一种。
进一步，步骤(1)中，石墨烯浓度为5-40g/L，金属离子无机盐浓度为2-20g/L。
进一步，步骤(1)中，石墨烯和金属离子无机盐的质量比为1-100:1。
进一步，步骤(2)中，反复交替涂刷至厚度为0.01-100mm。
进一步，步骤(2)中，反复交替涂刷5-100层，喷涂釉水层厚度为0.1-20mm。
进一步，步骤(3)中，保护气氛为氩气和/或氮气。
进一步，步骤(3)中，烧结温度为800-1400℃。
上述的石墨烯复合陶坛的制备方法制得的石墨烯复合陶坛。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明在未施内釉的陶坛内表面交替涂刷石墨烯/金属离子无机盐复合溶液和黏土，涂刷后的最外层喷涂釉水，在保护气氛中烧结，所得石墨烯复合陶坛具有丰富的孔结构、吸附性能及催化活性，有效解决了现有技术中陶坛比表面积较小、吸附性能及陈化效果较差等问题，可应用于白酒陈化、食品发酵等领域。
2、石墨烯与金属离子无机盐混合后，与粘土交替涂刷到陶坛内表面，外层喷釉后烧结；金属离子无机盐高温煅烧成氧化物负载在石墨烯片层上，将石墨烯与催化功能组分(氧化物)复合，可提高催化剂的导电性和电子迁移率，增大比表面积，增强催化剂的稳定性。此外，还能显著降低超电势，促进电催化分析物与电极表面的电子转移，从而提高催化活性。陶坛-石墨烯/黏土-釉层的结构的优势在于保持石墨烯高比表面积和稳定性；且石墨烯与粘土形成夹层结构，加之最外层釉层的保护，石墨烯稳定存在不脱落。
具体实施方式
实施例1
一种石墨烯复合陶坛，其制备方法依次包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯和氯化铜溶于水中，搅拌混合均匀，氧化石墨烯的浓度为20g/L，氯化铜的浓度为10g/L；
(2)在未施内釉的陶坛内涂刷氧化石墨烯/氯化铜复合溶液，干燥后涂刷粘土水溶液，再次干燥后涂刷氧化石墨烯/氯化铜复合溶液，反复涂刷10次，单次涂刷厚度为2mm；
(3)在涂刷干燥后的表面喷涂釉水，厚度为1mm，干燥后的陶坛在氩气保护气氛中1200烧结，得石墨烯复合陶坛。
实施例2
一种石墨烯复合陶坛，其制备方法依次包括以下步骤：
(1)将电剥离石墨烯和氯化铁溶于水中，搅拌混合均匀，电剥离石墨烯的浓度为40g/L，氯化铁的浓度为30g/L；
(2)在未施内釉的陶坛内涂刷电剥离石墨烯/氯化铁复合溶液，干燥后涂刷粘土水溶液，再次干燥后涂刷电剥离石墨烯/氯化铁复合溶液，反复涂刷20次，单次涂刷厚度为3mm；
(3)在涂刷干燥后的表面喷涂釉水，厚度为2mm，干燥后的陶坛在氩气保护气氛中1400烧结，得石墨烯复合陶坛。
实施例3
一种石墨烯复合陶坛，其制备方法依次包括以下步骤：
(1)将还原氧化石墨烯和硝酸铁溶于水中，搅拌混合均匀，还原氧化石墨烯的浓度为20g/L，硝酸铁的浓度为20g/L；
(2)在未施内釉的陶坛内涂刷还原氧化石墨烯/硝酸铁复合溶液，干燥后涂刷粘土水溶液，再次干燥后涂刷还原氧化石墨烯/硝酸铁复合溶液，反复涂刷60次，单次涂刷厚度为2mm；
(3)在涂刷干燥后的表面喷涂釉水，厚度为3mm，干燥后的陶坛在氩气保护气氛中1000烧结，得石墨烯复合陶坛。
实施例4
一种石墨烯复合陶坛，其制备方法依次包括以下步骤：
(1)将物理法制石墨烯和硝酸铜溶于水中，搅拌混合均匀，物理法制石墨烯的浓度为40g/L，硝酸铜的浓度为10g/L；
(2)在未施内釉的陶坛内涂刷物理法制石墨烯/硝酸铜复合溶液，干燥后涂刷粘土水溶液，再次干燥后涂刷物理法制石墨烯/硝酸铜复合溶液，反复涂刷50次，单次涂刷厚度为3mm；
(3)在涂刷干燥后的表面喷涂釉水，厚度为4mm，干燥后的陶坛在氩气保护气氛中1200烧结，得石墨烯复合陶坛。
实施例5
一种石墨烯复合陶坛，其制备方法依次包括以下步骤：
(1)将氟化石墨烯和硝酸铜溶于水中，搅拌混合均匀，氟化石墨烯的浓度为30g/L，硝酸铜的浓度为20g/L；
(2)在未施内釉的陶坛内涂刷氟化石墨烯/硝酸铜复合溶液，干燥后涂刷粘土水溶液，再次干燥后涂刷氟化石墨烯/硝酸铜复合溶液，反复涂刷60次，单次涂刷厚度为2mm；
(3)在涂刷干燥后的表面喷涂釉水，厚度为5mm，干燥后的陶坛在氩气保护气氛中1300烧结，得石墨烯复合陶坛。
对比例1
一种陶坛，其制备方法包括以下步骤：
(1)在未施内釉的陶坛内涂刷粘土水溶液，反复涂刷60次，单次涂刷厚度为2mm；
(2)在涂刷干燥后的表面喷涂釉水，厚度为5mm，干燥后的陶坛在氩气保护气氛中1300烧结，得陶坛。
对比例2
一种陶坛，其制备方法包括以下步骤：
(1)二氧化硅和氯化铁溶于水中，搅拌混合均匀，二氧化硅的浓度为40g/L，氯化铁的浓度为30g/L；
(2)在未施内釉的陶坛内涂刷二氧化硅/氯化铁复合溶液，干燥后涂刷粘土水溶液，再次干燥后涂刷二氧化硅/氯化铁复合溶液，反复涂刷20次，单次涂刷厚度为3mm；
(3)在涂刷干燥后的表面喷涂釉水，厚度为2mm，干燥后的陶坛在氩气保护气氛中1400烧结，得陶坛。
将实施例1-5和对比例1-2所得陶坛进行性能测试，其结果见表1。
表1陶坛性能测试结果
由表1可知，本发明所得石墨烯复合陶坛的涂刷层体积密度较低，但其吸水率却反而远远高于常规陶坛，达到了10％以上。本发明所得石墨烯复合陶坛具有丰富的孔结构、吸附性能及催化活性，有效解决了现有技术中陶坛比表面积较小、吸附性能及陈化效果较差等问题，可应用于白酒陈化、食品发酵等领域。
虽然本发明的具体实施方式对本发明进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种石墨烯复合陶坛的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)将石墨烯和金属离子无机盐加水搅拌混合，得复合溶液；所述金属离子无机盐为氯化铁、氯化铜、氯化锌、硝酸铜、硝酸铁和硝酸锌中的至少一种；
(2)在未施内釉的陶坛内表面涂刷步骤(1)所得复合溶液，干燥后涂刷黏土水溶液，反复交替涂刷至厚度为0.01-100mm；
(3)在步骤(2)涂刷后的陶坛内壁喷涂釉水，在保护气氛中烧结，得石墨烯复合陶坛。
2.如权利要求1所述的石墨烯复合陶坛的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石墨烯为氧化石墨烯、电剥离石墨烯、物理法制石墨烯、氧化还原石墨烯和氟化石墨烯中的至少一种。
3.如权利要求1所述的石墨烯复合陶坛的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石墨烯浓度为5-40g/L，所述金属离子无机盐浓度为2-20g/L。
4.如权利要求1所述的石墨烯复合陶坛的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石墨烯和所述金属离子无机盐的质量比为1-100:1。
5.如权利要求1所述的石墨烯复合陶坛的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，反复交替涂刷5-100层，喷涂釉水层厚度为0.1-20mm。
6.如权利要求1所述的石墨烯复合陶坛的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述保护气氛为氩气和/或氮气。
7.如权利要求1所述的石墨烯复合陶坛的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烧结温度为800-1400℃。
8.权利要求1-7任一项所述的石墨烯复合陶坛的制备方法制得的石墨烯复合陶坛。
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