[發(fā)明專利]一種多孔納米碳的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711295195.7
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108002363B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱春宇;程英亮;盛楠;曹金暉
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);蔣尊龍

本發(fā)明公開了一種多孔納米碳的制備方法，該方法以淀粉和硝酸鎂為原料生成多孔納米碳，此方法操作特別簡單，反應(yīng)時間短，比表面積非常大，并且淀粉作為主要基體原材料，具有原材料易得，量大，對環(huán)境沒有污染等優(yōu)點。淀粉與一定量的硝酸鎂完全溶解后，通過一定溫度的放熱反應(yīng)就可以生成比表面積巨大的多孔納米碳，表面積最高達(dá)到了2400[m²g^?1]，這在超級電容器，吸附劑和電化學(xué)催化劑方面具有很重要的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔納米碳的制備方法，特別涉及一種通過化學(xué)自放熱反應(yīng)簡易快速制備表面積非常大的多孔納米碳的方法。

背景技術(shù)

能源是人類活動的基礎(chǔ)，我們出行的使用的汽車、火車、飛機(jī)等無一不跟能源有關(guān)，石油、天然氣等等都跟人類的活動息息相關(guān)，但隨著石油、天然氣等資源的耗盡。迫切的需要發(fā)展新能源以及能夠好的儲能材料，而納米碳材料的出現(xiàn)為制備大儲能設(shè)備提供了可能，隨著化石能源短缺和化石燃料所帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染，開發(fā)以生物質(zhì)為重要組成部分的可再生能源已經(jīng)刻不容緩，如何高效的利用現(xiàn)在能源并把其合理存儲起來，尋找一種高效的存儲材料很有必要。

納米碳材料由于其具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和低溫抗氧化性等特點，使其在鋰離子電池、超級電容器及燃料電池等能源存儲領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。

近年來，很多科學(xué)家都在致力于新型生物質(zhì)類納米碳材料的制備及其潛在應(yīng)用的研究。如用利用芒草、梧桐皮、絲瓜絡(luò)、油菜籽、青竹等為原料制備作為超級電容器儲能納米碳材料，但是上述方法制備的工藝繁瑣，成本高，生產(chǎn)出的納米碳材料可塑性差，易團(tuán)聚比表面積較低，孔隙少以及儲能方面差。

本發(fā)明以淀粉類原料和硝酸鎂為基體生成多孔納米碳的簡易方法，此方法操作特別簡單，反應(yīng)時間短，比表面積非常大。并且淀粉作為主要基體原材料，具有原材料易得，量大，對環(huán)境沒有污染等優(yōu)點。在超級電容器、催化等方面具有非常大的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有技術(shù)中多空納米碳的比表面積不高，多孔碳的制備方法比較復(fù)雜。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種多孔納米碳的制備方法，包括以下步驟：

(1)將淀粉、硝酸鎂和去離子水混合，加熱并攪拌，使淀粉溶解、糊化；繼續(xù)加熱攪拌至水分完全蒸發(fā)，得到淀粉和硝酸鎂的固態(tài)混合物；

(2)將淀粉和硝酸鎂的固態(tài)混合物在保護(hù)氣氛下升溫至350-650℃預(yù)燒20分鐘以上，將預(yù)燒后的固體研磨成粉末；

(3)將研磨后的粉末在保護(hù)氣氛下升溫至700-1500℃煅燒1小時以上；

(4)將煅燒后的粉末用鹽酸溶液清洗，過濾，烘干；得到多孔納米碳。

優(yōu)選地，步驟(4)中，鹽酸溶液為0.1～2mol/L的鹽酸水溶液。

優(yōu)選地，步驟(3)中，煅燒的時間為1.5-5小時。

優(yōu)選地，步驟(3)中，煅燒的溫度為750-1300℃。

優(yōu)選地，步驟(2)中，預(yù)燒的溫度為450-550℃。

優(yōu)選地，步驟(2)中，預(yù)燒的時間為20-60分鐘。

優(yōu)選地，步驟(1)中，加熱的溫度為50-150℃。

優(yōu)選地，步驟(1)中，每1mol硝酸鎂與80-200g的淀粉混合，更優(yōu)選，每1mol硝酸鎂與90-110g的淀粉混合，最優(yōu)選每1mol硝酸鎂與95-100g的淀粉混合。

優(yōu)選地，步驟(2)和步驟(3)中，保護(hù)氣氛為氬氣。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：