[發明專利]一種中空碳球加工方法

在審

• 申請號: 201611176655.X
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN108203086A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 閔建中
• 申請（專利權）人: 海安常州大學高新技術研發中心
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

本發明涉及一種中空碳球加工方法，步驟為：將質量比為1000?10：1的淀粉與催化劑溶于一定量的水，然后加入到不銹鋼反應釜中；將裝有原料的不銹鋼反應釜放入具有程序升溫功能的加熱爐中，升溫至180～250℃，并保溫6?10h，然后停止加熱，使反應釜在爐中自然冷卻至室溫；抽濾上述反應液，放入離心機中進行離心處理，離心機的轉速為5000?10000r/min；將離心后的產物用乙醇溶液進行清洗，最后將產物在溫度在60°?80°的真空干燥箱真空干燥2～3小時后，得到成品。本發明的優點在于：以淀粉、淀粉水解酶、水為原料，通過水熱法制備中空碳球；該方法反應時間短、工藝流程簡單，產物中空碳球水溶性好，空心體積占比大，并能有效的減少團聚現象的產生。

技術領域

本發明涉及無機非金屬材料制備領域，特別涉及一種中空碳球加工方法。

背景技術

中空碳球作為一種特殊的碳材料，具有高的化學穩定性、較低的密度、良好的高溫耐熱性能以及生物相容性，可用于催化劑載體、電極材料、超級電容器、儲氫材料、藥物傳輸器和制備其他中空材料的模板等，主要應用于材料學、醫學、制藥學及涂料工業等領域。

目前制備中空碳球的方法主要包括：有機物高溫熱解法、氣相沉積法、激光蒸餾法、電弧放電法、模板法等。

現有的制備方法主要有如下幾點不足：一、合成工藝步驟復雜，條件苛刻，成本高；二、現有技術合成的中空碳球的單分散性不好，碳球的尺寸不可控，限制了中空碳球作為藥物載體在醫藥領域的應用。三、合成出來的中空碳球純度不高，模板不易脫除，并且在脫除模板時易造成中空碳球的塌陷和破碎。基于以上幾點，需要一種易于操作，步驟簡單，成本低的制備工藝用以發揮中空碳球的性能優勢并實現中空碳球的可控制備和大規模生產。

因此，研發一種反應時間短、工藝流程簡單，產物中空碳球水溶性好，空心體積占比大且產品純度高的新型制備中空碳球的方法是非常有必要的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種反應時間短、工藝流程簡單，產物中空碳球水溶性好，空心體積占比大且產品純度高的中空碳球加工方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種中空碳球加工方法，其創新點在于：包括下述步驟

a）將質量比為1000-10：1的淀粉與催化劑溶于一定量的水，然后加入到不銹鋼反應釜中；

b）將裝有原料的不銹鋼反應釜放入具有程序升溫功能的加熱爐中，從室溫程序以2-10℃/min的升溫速度升溫至180～250℃，并保溫6-10h，然后停止加熱，使反應釜在爐中自然冷卻至室溫；

c）抽濾上述反應液，放入離心機中進行離心處理，離心機的轉速為5000-10000r/min；

d）將離心后的產物用乙醇溶液進行清洗，最后將產物在溫度在60°-80°的真空干燥箱真空干燥2～3小時后，得到成品。

進一步的，所述步驟a中水與淀粉的質量比為1：0.001-0.1。

進一步的，所述步驟a中的催化劑為質量分數5-10%的稀硫酸、α-淀粉酶或β-淀粉酶中的任意一種。

本發明的優點在于：在本發明中以淀粉、淀粉水解酶、水為原料，通過水熱法制備中空碳球；其淀粉在催化劑的作用下先水解為葡萄糖，在水熱過程中碳化，而后經過抽濾、洗滌、干燥，得到成品；且本發明方法具有反應時間短、工藝流程簡單，產物中空碳球水溶性好，空心體積占比大，易實現可控制備和大規模生產，可應用于吸附材料，藥物載體，超級電容器等領域。

另外，通過對離心的轉速進行控制以及采用乙醇清洗離心后的產物，也是為了能夠很好的減少中空碳球團聚現象的產生。

具體實施方式