从木质素/炭渣得到的碳产物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及碳制品和制备碳制品的方法领域，更具体地讲，涉及制备石墨制品领 域，其中木质素为用于制备石墨制品的前体。
[0002] 木质素，是无木造纸的工业副产物，是地球上最丰富的基于有机物的聚合物之一。 木质素可再生，容易得到，并且相对廉价。目前对于木质素而言有有限的市场。实际上，少 于2%的可得到的木质素用于制造工业材料或化学品。木质素是具有广泛交联和强的分子 间和分子内作用的聚芳族多元醇，因此，其化学结构很复杂。由于木质素的固有的高的基于 芳族的碳含量和观测到的高焦化值，它显示作为碳基产品前体的潜力。然而，已发现该多元 醇为非晶且高官能化，用木质素作为碳产品给料的尝试很少成功。
[0003] 发明简述 本文中公开的一种方法为制备石墨制品的方法。这种方法包括，将第一量的从石油产 物、煤产物或沥青产物得到的焦炭与第二量的从木质素得到的焦炭混合，从而形成生混合 物。使生混合物形成所需形状，从而形成生制品。随后可使生制品碳化，任选石墨化。与仅 自第一量的焦炭的焦炭制成的第二石墨制品比较，第二量的焦炭的量足以改变石墨制品至 少一个选择性质，以得到石墨制品的所需组性质。
[0004] 本文中公开的另一种方法包括制备生制品的方法。方法包括，将第一量的从石油 产物、沥青产物或煤产物得到的焦炭前体材料与第二量从木质素得到的焦炭前体材料混 合，从而形成前体混合物。使前体混合物焦化，从而形成焦炭。使焦炭形成所需取向。与仅 自第一量的焦炭前体材料的焦炭制成的第二最终制品比较，第二量的焦炭前体的量足以改 变从焦炭形成的最终制品的至少一个选择性质，以得到最终制品的所需组性质。
[0005] 本文中包括的进一步的方法为制备生制品的方法。方法包括，将第一量的从具有 至少70%碳含量的炭渣（carbonresidue)得到的焦炭前体材料与第二量的从木质素得到 的焦炭前体材料混合，从而形成前体混合物。使前体混合物焦化，从而形成焦炭。使焦炭形 成所需取向。
[0006] 藉此与仅自第一量的焦炭前体材料的焦炭制成的第二最终制品比较，第二量的焦 炭前体的量足以改变从焦炭形成的最终制品的选择性质，以得到最终制品的所需组性质。
[0007] 单片石墨制品具有至少1立方厘米（"cc"）体积，由包含至少5%重量的木质素基 焦炭和大于3. 36A且小于3. 44A的dM2间距的前体形成。
[0008] 应了解，前面概要描述和以下详述二者提供本公开的实施方案，且旨在提供理解 所要求保护的本发明的性质和特征的总览或框架。
[0009] 附图简述 图1为实施例中所用倾析油样品的TGA。
[0010] 图2为实施例中所用HWL样品的TGA。
[0011] 图3为木质素样品、倾析油样品和二者不同混合物的TGA。
[0012] 图4为石墨棒的CTE对作为前体用于石墨棒的SWKL的百分数的线图。
[0013] 图5为石墨棒的CTE对作为前体用于石墨棒的HWL的百分数的线图。
[0014] 图6为石墨棒的CTE对作为前体用于石墨棒（单独焦化的HWL和倾析油）的HWL 百分数的绘图。
[0015] 图7为煅烧HWL/倾析油混合物的XRD。
[0016] 图8为煅烧SWKL/倾析油混合物的XRD。
[0017] 图9为XRD峰强度对煅烧焦炭的HWL/倾析油混合物的CTE的线图。
[0018] 图10为HWL/倾析油石墨化棒的XRD。
[0019] 图11为XRD峰强度对石墨化棒的HWL/倾析油混合物的CTE的线图。
[0020] 发明详述 本文公开的概念涉及木质素用作碳制品的前体的用途。
[0021] 木质素的一般来源包括WeyerhaeuserCo.ofWashingtonState;Lignol InnovationsofBritishColumbia,Canada；MascomaofLebanon,NewHampshire； VirdiaofRedwoodCity,California;和FibriaCelluloseofSaoPaulo，Brazila〇
[0022] 木质素可分类成三（3)大类：软木（"SWKL"）或针叶木（裸子植物）、硬木（"HWL"） (双子叶被子植物）和草或一年生植物（单子叶被子植物）木质素及其组合。木质素也可 从其它类型生物质制备，包括草和从大规模酿造或生物炼制过程中的废料回收的一致批富 木质素材料。木质素前体的实例包括软木碱木质素，其可从软木碱法制浆过程的黑液得到。 在木浆生产中，一些木质素和半纤维素溶解，并从纤维素分离。来自制浆过程的黑液为溶解 的木质素和半纤维素。
[0023] 硬木给料包括金合欢（Acacia)、缅前（Afzelia)、神秘果（Synsepalum duloificum)、合欢（Albizia)、梢木（Alder)(例如，欧洲梢木（Alnusglutinosa)、 红枝梢木（Alnusrubra))、苹果木、草莓树（Arbutus)、岑树（Ash)(例如，F.nigra、 F.quadrangulata、F.excelsior、F.pennsylvanicalanceolata、F.Latifolia、 F.profunda、F.americana)、白杨（Aspen)(例如，P.grandidentata、P.tremula、P. tremuloides)、澳大利亚铅笔桕（AustralianRedCedar)(红棒（Toonaciliate))、篇 (Ayna)(两蕊苏木（Distemonanthusbenthamianus))、後（Balsa)(Ochromapyramidale)、 锻木（Basswood)(例如，T.americana、T.heterophylla)、山毛棒（Beech)(例如，F. sylvatica、F.grandifolia)、桦木（Birch)(例如，杨叶桦（Betulapopulifolia)、河桦（B. nigra)、纸桦（B.papyrifera)、B.lenta、加拿大黄桦（B.alleghaniensis)/B.lutea、 垂枝桦（B.pendula)、毛枝桦（B.pubescens))、黑豆（Blackbean)、黑木（Blackwood)、 破布木（Bocote)、复叶械（Boxelder)、黄杨木（Boxwood)、巴西木（Brazilwood)、非洲 红木（Bubinga)、七叶树（Buckeye)(例如，欧洲七叶树（Aesculushippocastanum)、光 叶七叶树（Aesculusglabra)、黄花七叶树（Aesculusflava/Aesculusoctandra))、 灰胡桃树（Butternut)、梓树（Catalpa)、彳婴桃树（Cherry)(例如，黑野彳婴树（Prunnus serotina)、李腊（Prunuspennsylvanica)、欧洲甜彳婴桃（Prunusavium))、野苹果木 (Crabwood)、栗树（Chestnut)、角辦木（Coachwood)、黄檀（Cocobolo)、软木斛（Corkwood)、 棉白杨（Cottonwood)(例如，大叶钻天杨（Populusbalsamifera)、美洲黑杨（Populus deltoids)、大平原三角叶杨（Populussargentii)、异叶杨（Populusheterophylla))、锐 叶木兰（Cucumbertree)、山茱萸（Dogwood)(例如，多花株木（Cornusflorida)、Cornus nuttallii)、乌木（Ebony)(例如，大理石木（Diospyroskurzii)、DiospyrosMelanida、 厚瓣乌木（Diospyroscrassiflora))、榆木（例如，美洲榆（UlmusAmericana)、英国 输（Ulmusprocera)、宽果长序输（Ulmusthomasii)、红输（Ulmusrubra)、光输（Ulmus glabra))、桉树（Eucalyptus)、绿心硬木（Greenheart)、百香果木（Grenadi11a)、橡胶 树（Gum)(例如，多花蓝果树（Nyssasylvatica)、蓝桉树（Eucalyptusglobules)、胶皮 枫香树（Liquidambarstyraciflua)、水蓝果树（Nyssaaquatica))、山核桃（Hickory) (例如，毛山核桃（Caryaalba)、光叶山核桃（Caryaglabra)、小糙皮山核桃（Carya ovata)、条裂山核桃（Caryalaciniosa))、角树（Hornbeam)、铁木（Hophornbeam)、重蚁 木（Ipe)、绿柄桑木（Iroko)、硬木（Ironwood)(例如，平滑娑罗双（Bangkirai)、美洲鹪 耳枥（Carpinuscaroliniana)、木麻黄（Casuarinaequisetifolia)、Choricbangarpia subargentea、古巴香脂（Copaiferaspp.)、坤甸铁棒木（Eusideroxylonzwageri)、愈疮木 (Guajacumofficinale)、神圣愈疮木（Guajacumsanctum)、香坡皇（Hopeaodorata)、重 蚁木（Ipe)、铅木（Krugiodendronferreum)、Lyonothamnuslyonii(L.floribundus)、铁 力木（Mesuaferrea)、木犀榄（Oleaspp.)、沙漠铁木（Olneyatesota)、美洲铁木（Ostrya virginiania)、波其斤铁木（Parrotiapersica)、齿叶绿心葳（Tabebuiaserratifolia))、 紫薇科兰花極属（Jacaranda)、Jotoba、单球悬铃木（Lacewood)、月桂（Laurel)、西非榄仁 木（Limba)、愈疮木（Lignumvitae)、槐（Locus