CN105502366A - 一种以生物质为原料制备石墨烯的方法 - Google Patents
一种以生物质为原料制备石墨烯的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105502366A CN105502366A CN201511010959.4A CN201511010959A CN105502366A CN 105502366 A CN105502366 A CN 105502366A CN 201511010959 A CN201511010959 A CN 201511010959A CN 105502366 A CN105502366 A CN 105502366A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotary kiln
- graphene
- dram
- biomass
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2204/00—Structure or properties of graphene
- C01B2204/04—Specific amount of layers or specific thickness
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种生物质为原料制备石墨烯材料的方法，其具体的制备方法为：步骤一：原料的混合；步骤二：通过烘干筒制备石墨烯前驱体；步骤三：通过回转窑高温碳化；步骤四：气流粉碎机粉碎剥离。本发明的制备石墨烯，可用于超级电容器、锂离子电池的电极材料，同时也可以添加到树脂、橡胶中，增强树脂、橡胶的物理性质。本发明公开的一种生物质为原料制备石墨烯材料的方法，其生产工艺简单，成本低廉，安全环保，可以连续工业化生产，具有市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种以生物质为原料制备石墨烯的方法。
背景技术
2004年,英国曼切斯特大学科学家报道，用胶带从石墨中剥离出单层石墨——石墨烯，并发现这种已知的最薄、最坚硬的纳米材料具有异常独特的物理性质：透光率达97.7%；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石；常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，高于纳米碳管或硅晶体；而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，是目前已知电阻率最小的材料；以及能够在常温下观察到石墨烯的量子霍尔效应。这些奇特的物理性质让科学家们坚信石墨烯是革命性的新材料，将取代硅而成为下一代半导体信息工业的基础材料。
中国专利公开号为CN104386684A公开了一种石墨烯的制备方法及石墨烯，包括以下步骤：A)将生物质材料进行预处理，得到预处理的生物质材料，所述生物质材料包括农林废弃物、茶叶和海藻类植物中的一种或几种；B)将金属催化剂、溶剂和所述步骤A)中的预处理的生物质材料混合，得到负载有催化剂的生物质材料；C)将造孔剂与所述步骤B)得到的负载有催化剂的生物质材料混合，在700～1200℃下加热0.5～10小时，得到石墨烯。该发明的制备方法对环境无污染，以生物质材料为碳源，碳源的原材料成本低且容易获得，解决了现有的碳源成本高。但是该发明的制备方法只适用于实验室制备，很难应用于工业制备。
中国专利公开号为CN104386679A公开了氧化石墨烯及石墨烯的制备方法，该发明包括以下步骤：氧化石墨烯的制备方法：将石墨原料、溶剂及氧化剂混合均匀，置于密闭反应容器中，于40～120℃下搅拌反应0.5～6h，减压、抽滤、洗涤后，将过虑物真空干燥、研磨处理，将干燥研磨后的产物均匀分散于去离子水中，于酸性条件下加入氧化剂，于0～4℃搅拌反应1～4h，升温至20～40℃搅拌反应1～2h，将反应后的悬浊液分离提纯，分散于去离子水中喷雾干燥即为氧化石墨烯。该发明制得的石墨烯纯度高；但是该发明制备的石墨烯产量小，产率低。
中国专利公开号为CN103466608A公开了一种石墨烯的球磨制备法，该发明将石墨碳与烷基六元芳环或稠环聚醚型非离子表面活性剂的质量体积比为1：2～1：15和去离子水混合装于球磨罐，固定于球磨机以200-500rpm的转速球磨5-30小时；再转入去离子水中，以3000-8000rpm的转速离心10-30min，得到黑色上层胶体悬浮液，制得不同浓度石墨烯水溶液。该发明生产的石墨烯分散于水溶液中，且浓度高，表面活性剂可用乙醇轻松去除，环保且有利于石墨烯的广泛应用；但是该发明的制备方法不适用于生物质材料制备石墨烯。
随着经济和工业技术的快速发展，石墨烯越来越受到重视，而现有石墨烯制备方法存在制备工艺复杂、生产安全性差、生产成本高、反应条件苛刻、产量和产率低等问题，难以工业化生产，大大限制了石墨烯材料的应用和发展，因此，开发一种制备工艺简单，生产安全环保，生产成本低，产量高，可连续化生产的石墨烯制备方法，对丰富石墨烯制备工艺，促进石墨烯的发展具有重要意义。
发明内容
本发明目的：为了丰富石墨烯的制备方法，本发明提供一种生物质为原料制备石墨烯材料的方法，其制备工艺简单，生产安全环保，生产成本低，产量高，可连续化生产，为石墨烯的制备方法提供更多的选择。
本发明采用的技术方案：为了解决现有石墨烯制备方法存在工艺复杂、生产安全性差、生产成本高、反应所需设备复杂、反应条件苛刻、产量低等问题，提供了一种生物质为原料制备石墨烯材料的方法，包括以下步骤：
(1)将木质纤维素和催化剂在操作温度为15℃-25℃，经搅拌混合配制成混合液，搅拌器转速为150rpm-300rpm，搅拌时间30min-60min；
(2)将步骤（1）得到的混合液在操作温度为15℃-25℃下过滤，过滤后经烘干筒脱氧烘干，烘干筒转速为10rpm-60rpm，烘干筒斜度为0.1%-0.5%，烘干筒内温度为110℃-135℃，得到石墨烯前驱体；
(3)将步骤（2）得到的石墨烯前驱体经回转窑在温度为1100℃-1450℃下碳化处理，回转窑转速为10rpm-60rpm，回转窑斜度为0.1%-0.5%，并通入CO、CO2、N2的混合气体做保护气体，得到石墨烯初级产物；
(4)将步骤（3）得到的石墨烯初级产物在温度为15℃-25℃下经气流粉碎机粉碎剥离，得到层数介于10层和200层之间的石墨烯材料。
进一步地，所述步骤（1）中所述催化剂由FeCl2和FeCl3混合组成，而FeCl2和FeCl3的质量配比介于0.5:1和1:0.5之间。
进一步地，所述步骤（2）中，可以通过调节烘干筒转速和烘干筒斜度控制原料在烘干筒中烘干时间。
进一步地，所述步骤（3）中，可以通过调节回转窑转速和回转窑斜度控制原料在回转窑中碳化时间，所述回转窑以天然气、液化气、煤气、燃料油中的一种燃料作为燃料，燃料燃烧后生成的CO、CO2、N2的混合气体通入回转窑做保护气体。
进一步地，所述步骤（4）中气流粉碎机循环管式气流粉碎机。
本发明突出特点和有益效果在于：
(1)本发明的一种以生物质为原料制备石墨烯的方法采用木质纤维素为碳源制备石墨烯，降低了生产成本；
(2)本发明的一种以生物质为原料制备石墨烯的方法可连续性生产，制备的石墨烯产量大，产率高；
(3)本发明一种以生物质为原料制备石墨烯的方法生产工艺简单，成本低廉，安全环保，具有较高的市场应用前景。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明作更进一步的说明，以下所述仅是本发明的优选实施方式，在相同原理下，可以做出部分改进，这些改进也属于本发明的保护范围内：
实施例1：
一种以生物质为原料制备石墨烯的方法：
(1)将木质纤维素，FeCl2和FeCl3的质量配比为0.5:1的催化剂在操作温度为15℃，经搅拌混合配制成混合液，搅拌器转速为150rpmrpm，搅拌时间30minmin；
(2)将步骤（1）得到的混合液在操作温度为15℃下过滤，过滤后经烘干筒脱氧烘干，烘干筒转速为10rpmrpm，烘干筒斜度为0.5%，烘干筒内温度为110℃，得到石墨烯前驱体；
(3)将步骤（2）得到的石墨烯前驱体经回转窑在温度为1100℃下碳化处理，回转窑转速为10rpm，回转窑斜度为0.5%，并通入CO、CO2、N2的混合气体做保护气体，得到石墨烯初级产物；
(4)将步骤（3）得到的石墨烯初级产物在温度为15℃下经气流粉碎机粉碎剥离，得到层数介于10层和200层之间的石墨烯材料。
实施例2：
一种以生物质为原料制备石墨烯的方法：
(1)将木质纤维素，FeCl2和FeCl3的质量配比为1:0.5的催化剂在操作温度为25℃，经搅拌混合配制成混合液，搅拌器转速为300rpm，搅拌时间60min；
(2)将步骤（1）得到的混合液在操作温度为25℃下过滤，过滤后经烘干筒脱氧烘干，烘干筒转速为60rpm，烘干筒斜度为0.1%，烘干筒内温度为135℃，得到石墨烯前驱体；
(3)将步骤（2）得到的石墨烯前驱体经回转窑在温度为1450℃下碳化处理，回转窑转速为60rpm，回转窑斜度为0.1%，并通入CO、CO2、N2的混合气体做保护气体，得到石墨烯初级产物；
(4)将步骤（3）得到的石墨烯初级产物在温度为25℃下经气流粉碎机粉碎剥离，得到层数介于10层和200层之间的石墨烯材料。
实施例3：
一种以生物质为原料制备石墨烯的方法：
(1)将木质纤维素，FeCl2和FeCl3的质量配比为1:1的催化剂在操作温度为20℃，经搅拌混合配制成混合液，搅拌器转速为200rpm，搅拌时间40min；
(2)将步骤（1）得到的混合液在操作温度为21℃下过滤，过滤后经烘干筒脱氧烘干，烘干筒转速为20rpm，烘干筒斜度为0.2%，烘干筒内温度为120℃，得到石墨烯前驱体；
(3)将步骤（2）得到的石墨烯前驱体经回转窑在温度为1250℃下碳化处理，回转窑转速为30rpm，回转窑斜度为0.3%，并通入CO、CO2、N2的混合气体做保护气体，得到石墨烯初级产物；
(4)将步骤（3）得到的石墨烯初级产物在温度为20℃下经气流粉碎机粉碎剥离，得到层数介于10层和200层之间的石墨烯材料。
实施例4：
一种以生物质为原料制备石墨烯的方法：
(1)将木质纤维素，FeCl2和FeCl3的质量配比为0.8:1的催化剂在操作温度为25℃，经搅拌混合配制成混合液，搅拌器转速为240rpm，搅拌时间45min；
(2)将步骤（1）得到的混合液在操作温度为15℃下过滤，过滤后经烘干筒脱氧烘干，烘干筒转速为25rpm，烘干筒斜度为0.15%，烘干筒内温度为115℃，得到石墨烯前驱体；
(3)将步骤（2）得到的石墨烯前驱体经回转窑在温度为1300℃下碳化处理，回转窑转速为45rpm，回转窑斜度为0.25%，并通入CO、CO2、N2的混合气体做保护气体，得到石墨烯初级产物；
(4)将步骤（3）得到的石墨烯初级产物在温度为25℃下经气流粉碎机粉碎剥离，得到层数介于10层和200层之间的石墨烯材料。
实施例5：
一种以生物质为原料制备石墨烯的方法：
(1)将木质纤维素，FeCl2和FeCl3的质量配比为1:0.6的催化剂在操作温度为15℃，经搅拌混合配制成混合液，搅拌器转速为250rpm，搅拌时间50min；
(2)将步骤（1）得到的混合液在操作温度为20℃下过滤，过滤后经烘干筒脱氧烘干，烘干筒转速为45rpm，烘干筒斜度为0.4%，烘干筒内温度为135℃，得到石墨烯前驱体；
(3)将步骤（2）得到的石墨烯前驱体经回转窑在温度为1100℃下碳化处理，回转窑转速为35rpm，回转窑斜度为0.3%，并通入CO、CO2、N2的混合气体做保护气体，得到石墨烯初级产物；
(4)将步骤（3）得到的石墨烯初级产物在温度为20℃下经气流粉碎机粉碎剥离，得到层数介于10层和200层之间的石墨烯材料。
Claims (5)
1.一种生物质为原料制备石墨烯材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将木质纤维素和催化剂在操作温度为15℃-25℃，经搅拌混合配制成混合液，搅拌器转速为150rpm-300rpm，搅拌时间30min-60min；
（2）将步骤（1）得到的混合液在操作温度为15℃-25℃下过滤，过滤后经烘干筒脱氧烘干，烘干筒转速为10rpm-60rpm，烘干筒斜度为0.1%-0.5%，烘干筒内温度为110℃-135℃，得到石墨烯前驱体；
（3）将步骤（2）得到的石墨烯前驱体经回转窑在温度为1100℃-1450℃下碳化处理，回转窑转速为10rpm-60rpm，回转窑斜度为0.1%-0.5%，并通入CO、CO2、N2的混合气体做保护气体，得到石墨烯初级产物；
（4）将步骤（3）得到的石墨烯初级产物在温度为15℃-25℃下经气流粉碎机粉碎剥离，得到层数介于10层和200层之间的石墨烯材料。
2.根据权利要求1所述用回转窑制备生物质石墨烯的方法，其特征在于：所述步骤（1）中所述催化剂由FeCl2和FeCl3混合组成，而FeCl2和FeCl3的质量配比介于0.5:1和1:0.5之间。
3.根据权利要求1所述用回转窑制备生物质石墨烯的方法，其特征在于：所述步骤（2）中可以通过调节烘干筒转速和烘干筒斜度控制原料在烘干筒中烘干时间。
4.根据权利要求1所述用回转窑制备生物质石墨烯的方法，其特征在于：所述步骤（3）中可以通过调节回转窑转速和回转窑斜度控制原料在回转窑中碳化时间，所述回转窑以天然气、液化气、煤气、燃料油中的一种燃料作为燃料，燃料燃烧后生成的CO、CO2、N2的混合气体通入回转窑做保护气体。
5.根据权利要求1所述用回转窑制备生物质石墨烯的方法，其特征在于：所述步骤（4）中气流粉碎机循环管式气流粉碎机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511010959.4A CN105502366A (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种以生物质为原料制备石墨烯的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511010959.4A CN105502366A (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种以生物质为原料制备石墨烯的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105502366A true CN105502366A (zh) | 2016-04-20 |
Family
ID=55710753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201511010959.4A Pending CN105502366A (zh) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 一种以生物质为原料制备石墨烯的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105502366A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106365153A (zh) * | 2016-06-08 | 2017-02-01 | 中国矿业大学 | 一种生物质基三维多元共掺杂石墨烯的简易制备方法 |
| CN106975448A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-07-25 | 浙江大学 | 一种超高比表面积吸附材料及其制备方法 |
| CN107177399A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-19 | 吴锋 | 一种高浓度高稳定抗磨性石墨烯润滑油添加剂的制备工艺 |
| US10494263B2 (en) | 2015-03-04 | 2019-12-03 | Heilongjiang University | Method for preparing biomass graphene by using cellulose as raw material |
| CN111470495A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-31 | 山东龙力生物科技股份有限公司 | 一种制备石墨烯的原料及使用该原料制备石墨烯的方法 |
| CN113086975A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-07-09 | 常州富烯科技股份有限公司 | 一种石墨烯微球及利用石墨烯微球制备的高导热垫片 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104016341A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-09-03 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种多孔石墨烯的制备方法 |
| CN104724699A (zh) * | 2015-03-04 | 2015-06-24 | 黑龙江大学 | 纤维素为原料制备生物质石墨烯的方法 |
-
2015
- 2015-12-30 CN CN201511010959.4A patent/CN105502366A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104016341A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-09-03 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种多孔石墨烯的制备方法 |
| CN104724699A (zh) * | 2015-03-04 | 2015-06-24 | 黑龙江大学 | 纤维素为原料制备生物质石墨烯的方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10494263B2 (en) | 2015-03-04 | 2019-12-03 | Heilongjiang University | Method for preparing biomass graphene by using cellulose as raw material |
| CN106365153A (zh) * | 2016-06-08 | 2017-02-01 | 中国矿业大学 | 一种生物质基三维多元共掺杂石墨烯的简易制备方法 |
| CN106975448A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-07-25 | 浙江大学 | 一种超高比表面积吸附材料及其制备方法 |
| CN106975448B (zh) * | 2017-04-18 | 2019-11-15 | 浙江大学 | 一种超高比表面积吸附材料及其制备方法 |
| CN107177399A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-09-19 | 吴锋 | 一种高浓度高稳定抗磨性石墨烯润滑油添加剂的制备工艺 |
| CN111470495A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-31 | 山东龙力生物科技股份有限公司 | 一种制备石墨烯的原料及使用该原料制备石墨烯的方法 |
| CN113086975A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-07-09 | 常州富烯科技股份有限公司 | 一种石墨烯微球及利用石墨烯微球制备的高导热垫片 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105502366A (zh) | 一种以生物质为原料制备石墨烯的方法 | |
| CN104724699B (zh) | 纤维素为原料制备生物质石墨烯的方法 | |
| Yang et al. | Efficient peroxymonosulfate activation and bisphenol A degradation derived from mineral-carbon materials: Key role of double mineral-templates | |
| CN107827102A (zh) | 一种制备石墨烯的方法 | |
| JP6106339B2 (ja) | 分散剤、その製造方法およびこれを含む炭素系素材の分散組成物 | |
| CN105776193B (zh) | 一种利用脉冲高压水射流粉碎机制备石墨烯微片的方法 | |
| CN103922330A (zh) | 一种干法制备石墨烯粉体的方法 | |
| CN106315540A (zh) | 一种通过沥青制备石墨烯量子点的方法 | |
| CN103395769B (zh) | 一种基于离子热过程的多孔炭材料制备方法 | |
| CN103359702A (zh) | 一种不同粒径中间相炭微球制备方法 | |
| CN107128899A (zh) | 一种球状氮掺杂碳纳米材料的制备方法 | |
| Yu et al. | Removal of phenols from aqueous solutions by graphene oxide nanosheet suspensions | |
| CN107934934A (zh) | 一种高效制备石油沥青基中间相炭微球的方法 | |
| CN105858641B (zh) | 石墨烯制造方法 | |
| CN104016408A (zh) | 一种铌酸钠纳米线的合成方法 | |
| CN110117006A (zh) | 一种高效环保制备石墨烯材料的方法 | |
| CN105271191B (zh) | 一种还原氧化石墨烯及其制备方法与应用 | |
| CN103601180B (zh) | 一种纳米多孔石墨烯材料及其制备方法 | |
| CN102502610A (zh) | 一种大量制备石墨烯的简单方法 | |
| CN107381559A (zh) | 二维石墨烯及其制备方法 | |
| CN105668558B (zh) | 一种以废旧沥青回收料制备石墨烯的方法 | |
| CN104449916B (zh) | 褐煤中温提质制备高浓度水煤浆方法 | |
| CN103387403A (zh) | 耐火材料用尖晶石/石墨烯复合粉体及其制备方法 | |
| CN105060272B (zh) | 一种以卤虫卵壳作为碳源低温下制备碳纳米管的方法 | |
| CN106587020A (zh) | 一种高电导率硫掺杂石墨烯的快速制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160420 |