CN106544689A - 一种利用矿物碳制备纳米碳溶胶的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用矿物碳制备纳米碳溶胶的方法，其特征在于：两块电极放入中性电解质水溶液中，所述的中性电解质水溶液采用碳纳米溶液；中性电解质水溶液电导率调整到1800‑2000毫西弗，导电材料置于两块电极之间，且这两块电极之间的导电碳材料为颗粒状或粉末状的导电的矿物碳，其比表面积大于100m2/g；导电碳材料放在多孔的绝缘容器中；两块电极之间的距离为1‑80cm，电压小于等于110伏，采用1‑400Hz直流脉冲电压；有效电流密度为35‑48A/m2，电解的时间为4‑24小时。本发明大大缩小制备时间，对电极材质没有限制，可以显著降低成本。

Description

一种利用矿物碳制备纳米碳溶胶的方法
技术领域
本发明涉及纳米碳用于肥料添加剂领域。
背景技术
现有技术一般制备的纳米碳效率较低，且需要复杂的后处理。例如现有的电解质不采用中性电解质，电极采用纯度高达99％以上的石墨电极，生产效率低下。制备的产品非常容易沉降或者团聚，难以应用于现代农业。
发明内容
一种利用矿物碳制备纳米碳溶胶的方法，其特征在于：两块电极放入中性电解质水溶液中，所述的中性电解质水溶液采用碳纳米溶液；中性电解质水溶液电导率调整到1800-2000毫西弗，导电材料置于两块电极之间，且这两块电极之间的导电碳材料为颗粒状或粉末状的导电的矿物碳，导电碳材料比表面积大于100m2/g；导电碳材料放在在多孔的绝缘容器中；两块电极之间的距离为1-80cm，电压小于等于110伏，采用1-400Hz直流脉冲电压；有效电流密度为35-48A/m2，电解的时间为4-24小时。
进一步，矿物碳采用人造或者天然的石墨，或者采用煤炭。
进一步为了提高生产效率，导电碳材料放在10-12个多孔的绝缘容器中，形成10-12个隔板。
进一步，增加超声装置，该超声装置的频率采用10-30kHz,功率为10-50w。
制备出来的纳米碳溶胶中的碳质量百分含量为0.57％－2％，pH为1-3，纳米粒径控制在100纳米以下。
本发明电解的时间为4小时-24小时，优选电解的时间为4小时-12小时。比起现有技术中的14天左右大大缩小制备时间。
本发明采用矿物碳作为导电体，放在两个电极之间，对电极材质没有限制。现有技术一般采用石墨电极，纯度达到95％以上，可以显著降低成本。电极成本从现有技术的140元的电极降低到10元左右。
具体矿物碳采用人造或者天然的石墨，或者采用煤炭。矿物炭能够采用纯度不高的石墨，例如提炼电解铝的作为碳电极的下脚料，石墨碳来源丰富，并能够保护环境。
形成导电材料的方法可以通过高温处理，水热法这些常规的方法。
超声振荡使得电极上纳米碳离子迅速脱离极板不会引起堆积,增加电解液中的纳米碳的含量；并且使得纳米碳颗粒不易团聚,大大增加纳米碳以小粒径的形式存在于电解液中。
本发明产品碳质量含量在0.57％-2％的纳米碳溶胶无需后处理程序，方法简便，能够用于肥料添加剂、盐碱地改造，土壤污染治理等多个领域。
本发明成本低，能够采用大量的生物炭材料，资源丰富。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明没有这些具体细节的情况下也能实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
实施例1
两块电极放入中性电解质水溶液中，所述的中性电解质水溶液采用碳纳米溶液；中性电解质水溶液电导率调整到2000毫西弗，导电材料置于两块电极之间，且这两块电极之间的导电碳材料为颗粒状或粉末状的导电的矿物碳，导电碳材料比表面积为500m2/g；导电碳材料放在在多孔的绝缘容器中；有效电流密度为48A/m2，两块电极之间的距离为10cm，电压等于110伏，电解的时间为6小时。生物炭采用天然石墨形成能导电的材料，采用400Hz直流脉冲电压。
实施例2
两块电极放入中性电解质水溶液中，所述的中性电解质水溶液采用碳纳米溶液；中性电解质水溶液电导率调整到1800毫西弗，导电材料置于两块电极之间，且这两块电极之间的导电碳材料为颗粒状或粉末状的导电的矿物碳，导电碳材料比表面积为500m2/g；导电碳材料放在在多孔的绝缘容器中；有效电流密度为48A/m2，两块电极之间的距离为10cm，电压等于110伏，同时增加超声装置，该超声装置的频率采用10kHz,功率为50w；电解的时间为4小时。生物炭采用煤炭经过加热处理后形成能导电的材料，采用400Hz直流脉冲电压。
实施例3
两块电极放入中性电解质水溶液中，所述的中性电解质水溶液采用碳纳米溶液；中性电解质水溶液电导率调整到2000毫西弗，导电材料置于两块电极之间，且这两块电极之间的导电碳材料为颗粒状或粉末状的导电的矿物碳，导电碳材料比表面积为200m2/g；导电碳材料放在在多孔的绝缘容器中；有效电流密度为35A/m2，两块电极之间的距离为80cm，电压等于110伏，电解的时间为12小时。生物炭采用人造石墨，采用400Hz直流脉冲电压。
在本发明的范围不局限于实施例的范围均能得到是质量含量在0.57％-2％的纳米碳溶胶无需后处理程序，方法简便，能够直接用于盐碱地改造，土壤污染治理等多个领域。
本发明形成纳米碳溶胶的结果是pH为1-3，纳米粒径控制在100纳米以下，其中50纳米以下的占到50％以上，并且经过试验观察3年以上(从做实验以来的时间观察得到，可能比这更长)都不会发生沉降。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种利用矿物碳制备纳米碳溶胶的方法，其特征在于：两块电极放入中性电解质水溶液中，所述的中性电解质水溶液采用碳纳米溶液；中性电解质水溶液电导率调整到1800-2000毫西弗，导电材料置于两块电极之间，且这两块电极之间的导电碳材料为颗粒状或粉末状的导电的矿物碳，其比表面积大于100m2/g；导电碳材料放在在多孔的绝缘容器中；两块电极之间的距离为1-80cm，电压小于等于110伏，采用1-400Hz直流脉冲电压；有效电流密度为35-48A/m2，电解的时间为4-24小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
矿物碳采用人造或者天然的石墨，或者采用煤炭。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
导电碳材料放在多个多孔的绝缘容器中，形成10-12个隔板。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
增加超声装置，该超声装置的频率采用10-30kHz,功率为10-50w。
5.应用如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于：制备出来的纳米碳溶胶中的碳质量百分含量为0.57％－2％。
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