本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种浒苔碳纳米材料的制备方法。
背景技术：
浒苔属绿藻门石莼目石莼科植物，生长在潮间带，在我国野生藻类中资源丰富，尤其在东部沿海一带分布广泛。浒苔生长速度快，浒苔细胞中含有丰富粗纤维的蛋白质，不仅可利用在食品和饲料领域，还可以成为植物制备高档纺织原料；浒苔细胞中还含有大量的壳聚糖，对革兰氏阴、阳菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌和霉菌等均有较强的抗菌性；浒苔中含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素，研究发现，以浒苔为主要原料制成的浒苔纤维纱布，能够保持创面的湿润环境，降低二次感染；浒苔中富含纤维素，纤维素结晶度较小，是极为理想的纳米纤丝化纤维素的前驱体；而且，浒苔中的一些凝胶因子能够与亲水基团结合的“自由水”成为氧气传递的通道，纤维内的分子骨架的空穴也便于氧气的进入，在纺织物中引入浒苔可以增加纺织物的高透氧性。因此，现在急需对此类生物质资源进行加工，作为天然环保原料开发新型材料，从而有望使浒苔这一海洋“绿潮”污染的“元凶”成为一种制造新纳米材料的理想原材料。
碳是化学稳定性极好的物质，在常温和普通环境下适用，几乎呈化学惰性，而且，碳也是元素周期表中唯一具有从零维到三维同素异形体的元素，其独特的性质和多种多样的形态吸引着科学家们广泛的关注与研究。碳纳米材料的结构、维度、形貌、尺寸等因素对它们的性能有着重要影响。因而，碳纳米材料的调控合成是碳纳米技术发展的重要组成部分，也是探索碳纳米材料性能及应用研究的基础。碳纳米材料的合成方法有很多，但是最常采用的方法有以下四种：激光蒸发法、电弧放电法、化学气相沉积法以及溶剂热合成方法。
现有技术中碳纳米材料的合成方法，存在不够环保、合成温度较高、对反应设备要求较高、生产成本较高、原材料价格高等不足。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明创新性地提出了一种浒苔碳纳米材料的制备方法，该制备方法提出了一种新型的生物质碳材料的制备方法，原料丰富、制备工艺简单、无污染、可量化生产。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种浒苔碳纳米材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将浒苔采集后挑拣除杂，洗净、冷冻干燥后粉碎过筛，制得50-100目的浒苔粉末；
(2)取所述浒苔粉末于惰性气体气氛、200-800℃条件下煅烧至黑色，煅烧时间为30-60min，得预碳化产物；
(3)向所述预碳化产物中加入活性剂，在温度为30-50℃、搅拌速度为50-300r/min的条件下搅拌4-10h，得到前驱体；将所述前驱体于50-100℃条件下干燥6-12h，得到中间产物；
(4)将所述中间产物进行热处理，得到产物I；
(5)采用酸浸法处理产物I，然后用蒸馏水洗至中性，最后在60-150℃的条件下烘干6-10h或40-80℃的真空条件下干燥6-10h，即得浒苔碳纳米材料。
优选的，所述惰性气体为氮气或氩气中的一种。
优选的，所述活性剂为高锰酸钾或五氧化二磷中的一种。
优选的，所述预碳化产物与活性剂的添加比例为1∶1-5。
优选的，所述热处理的条件为，10-20℃/min的升温速率下升温至600-1400℃，30-200mL/min的惰性气体流量下加热0.5-6h。
优选的，酸浸法中采用10-30％的盐酸或者30-60％的硫酸中的一种。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明直接以浒苔为原料，不仅有利于保护环境，还扩大浒苔的利用空间，实现了废弃生物质再利用，变废为宝，降低了生产成本，符合国家大力发展天然废弃物生物质新材料和国家海洋经济发展政策的要求，提高了浒苔的打捞与加工业的社会、经济和生态效益。
2、本发明中浒苔原料来源广泛，原料成本低廉，环保绿色、安全性高，可生物降解，生物相容性好，不会给环境带来污染，更好地合理运用浒苔自身优质资源，具有广泛应用前景。
3、本发明利用浒苔制备碳纳米材料，提出了一种新型的生物质碳材料的制备方法，原料丰富、制备工艺简单、无污染、可量化生产。
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进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种浒苔碳纳米材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将浒苔采集后挑拣除杂，洗净、冷冻干燥后粉碎过筛，制得100目的浒苔粉末；
(2)取所述浒苔粉末于氮气气氛、200℃条件下煅烧至黑色，煅烧时间为60min，制得预碳化产物；
(3)按照1∶1的重量比向所述预碳化产物中加入高锰酸钾，在温度为50℃、搅拌速度为50r/min的条件下搅拌4h，得到前驱体；将所述前驱体于50℃条件下干燥6h，得到中间产物；
(4)将所述中间产物进行热处理，得到产物I，所述热处理的条件为，在10℃/min的升温速率下升温至600℃，然后在30mL/min的惰性气体流量下加热0.5h；
(5)使用10-30％的盐酸采用酸浸法处理产物I，然后用蒸馏水洗至中性，最后在60℃的条件下烘干10h，即得到1000nm的浒苔碳纳米材料。
实施例2：
与实施例1不同的是，一种浒苔碳纳米材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将浒苔采集后挑拣除杂，洗净、冷冻干燥后粉碎过筛，制得50目的浒苔粉末；
(2)取所述浒苔粉末于氩气气氛、800℃条件下煅烧至黑色，煅烧时间为60min，制得预碳化产物；
(3)按照1∶5的重量比向所述预碳化产物中加入五氧化二磷，在温度为50℃、搅拌速度为300r/min的条件下搅拌10h，得到前驱体；将所述前驱体于100℃条件下干燥12h，得到中间产物；
(4)将所述中间产物进行热处理，得到产物I，所述热处理的条件为，在20℃/min的升温速率下升温至1400℃，然后在200mL/min的惰性气体流量下加热6h；
(5)使用30-60％的硫酸采用酸浸法处理产物I，然后用蒸馏水洗至中性，最后在80℃的真空条件下干燥6h，即得到50nm的浒苔碳纳米材料。
实施例3：
与实施例1和2不同的是，一种浒苔碳纳米材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将浒苔采集后挑拣除杂，洗净、冷冻干燥后粉碎过筛，制得70目的浒苔粉末；
(2)取所述浒苔粉末于氩气气氛、650℃条件下煅烧至黑色，煅烧时间为30min，制得预碳化产物；
(3)按照1∶3的重量比向所述预碳化产物中加入五氧化二磷，在温度为30℃、搅拌速度为250r/min的条件下搅拌8h，得到前驱体；将所述前驱体于85℃条件下干燥10h，得到中间产物；
(4)将所述中间产物进行热处理，得到产物I，所述热处理的条件为，在15℃/min的升温速率下升温至1000℃，然后在100mL/min的惰性气体流量下加热3h；
(5)使用48％的硫酸采用酸浸法处理产物I，然后用蒸馏水洗至中性，最后在150℃的条件下烘干6h，即得到400nm的浒苔碳纳米材料。
实施例4：
与实施例1-3不同的是，一种浒苔碳纳米材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将浒苔采集后挑拣除杂，洗净、冷冻干燥后粉碎过筛，制得85目的浒苔粉末；
(2)取所述浒苔粉末于氩气气氛、500℃条件下煅烧至黑色，煅烧时间为45min，制得预碳化产物；
(3)按照1∶4.5的重量比向所述预碳化产物中加入高锰酸钾，在温度为30℃、搅拌速度为250r/min的条件下搅拌8h，得到前驱体；将所述前驱体于65℃条件下干燥11h，得到中间产物；
(4)将所述中间产物进行热处理，得到产物I，所述热处理的条件为，在13℃/min的升温速率下升温至800℃，然后在150mL/min的惰性气体流量下加热4.5h；
(5)使用20％的盐酸采用酸浸法处理产物I，然后用蒸馏水洗至中性，最后在40℃的真空条件下干燥10h，即得到650nm的浒苔碳纳米材料。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。