一种以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法与流程

文档序号:12741607阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于包括以下步骤:

(1)生物质水热碳化:取粉碎后的农林废弃生物质,加入到盛有水的反应釜中,发生水热反应,反应结束后冷却至室温,然后过滤、将所得固体洗涤、干燥即得固体生物碳;

(2)碱剥离、石墨化过程:将碱与步骤(1)中所得的生物碳混合,充分研磨使其混合均匀,在保护气体存在下加热煅烧,使碱对生物碳进行剥离,实现石墨化;

(3)酸处理、水洗干燥:将步骤(2)中煅烧后所得样品用酸液浸泡处理,然后过滤,将所得固体用水洗至洗涤液为中性,再将所得固体干燥即得少层石墨烯。

2.根据权利要求1所述的以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于:

步骤(1)中所述的农林废弃生物质是指主要成分为纤维素、半纤维素和木质素的农林废弃物。

3.根据权利要求1所述的以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于:

步骤(1)中所述的农林废弃生物质为甘蔗渣、玉米芯、玉米秸秆、椰壳、稻草、薪柴、树皮、花生壳、刨花中的至少一种;

步骤(1)中所用的农林废弃生物质和水的用量比为(2~5)g:(40~60)mL。

4.根据权利要求3所述的以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于:

步骤(1)中所述的树皮为杉树皮、杨树皮或松树皮;

步骤(1)中所用的农林废弃生物质和水的用量比3g:50mL。

5.根据权利要求1所述的以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于:

步骤(1)中所述的水热反应是指在150~200℃下反应18~24h。

6.根据权利要求1所述的以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于:

步骤(1)中的粉碎是指用粉碎机粉碎;

步骤(1)中所述的洗涤是指先后用水、乙醇洗涤至滤液呈无色;

步骤(1)中所述的干燥是指在80~120℃干燥12h。

7.根据权利要求1所述的以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于:

步骤(2)中所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠中的至少一种;

步骤(2)中所用的碱和生物碳的质量比为(1~5):1;

步骤(2)中所述的保护气体为氢气、一氧化碳、二氧化碳、氦气、氮气、水蒸气、氖气、二氧化碳、氪气、氙气中的至少一种;保护气体的流量为100~500sccm。

8.根据权利要求7所述的以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于:

步骤(2)中所用的碱和生物碳的质量比为3:1;

步骤(2)中所述的保护气体的流量为300sccm。

9.根据权利要求1所述的以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于:

步骤(2)中所述的加热煅烧是指在管式炉中,以5~20℃/min的升温速率升至400~500℃,然后保持1~2h,再以同样的速率升温至800~1000℃,保持1~3h;

步骤(2)中所述的充分研磨指研磨的时间至少为20min。

10.根据权利要求1所述的以农林废弃生物质为碳源制备石墨烯的方法,其特征在于:

步骤(3)中所述的酸液为硫酸水溶液、盐酸水溶液、硝酸水溶液中的一种,酸液的浓度为0.5~3mol/L,浸泡的时间为1~3h;

步骤(3)中所述的干燥是指鼓风干燥,鼓风干燥的条件为:80~120℃、风速2~5m/s,风量为800~1200m3/h,干燥时间为6~12h。

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