[發明專利]一種生物質基納米表面活性劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810326159.0
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108525603A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 趙品暉;任瑞波;韓科超;王立志;張澤宇;高東興;楊子喬;畢飛
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: B01F17/00
• 分類號: B01F17/00;C09K11/65;B01F3/08;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 孫營營

本發明提出了一種生物質基納米表面活性劑及其制備方法和應用，生物質基納米表面活性劑常溫下為固體粉末，由碳納米粒子組成，碳納米粒子的尺寸范圍0.5～5nm，形成的碳納米片厚度范圍為0.35nm～2nm。制備方法包括如下步驟：a.將生物質殘渣置于高溫管式爐中，在惰性氣氛保護下，加熱到200～700℃進行絕氧熱聚合，冷卻后得到生物質基納米表面活性劑粗產物；b.生物質基納米表面活性劑粗產物溶解于極性溶劑中，超速離心得上清液，將上清液旋轉蒸發烘干后得到生物質基納米表面活性劑產品。本發明的制備方法制備工藝簡化，適宜規模化生產，制備出的生物質基納米表面活性劑具有優越的發光性能和熒光行為，并具有優越的表面活性，能夠作為乳化劑制備穩定的Pickering乳液。

技術領域

本發明涉及納米材料領域，特別涉及一種生物質基納米表面活性劑及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，碳量子點(CQDs)由于具有獨特結構，優越的性能和廣闊的應用前景，引起了人民的強烈的關注。與半導體量子點相比，CQDs具有優越的生物相容性和低毒性，對細胞損傷小等特點，尤其在活體生物標記具有獨特的優勢。而與有機生物染料相比，碳量子具有較高穩定性和抗光漂白性。因此，CQDs 往往被作為一種理想的生物熒光探針來使用。除此之外，具有定制表面性能的 CQDs可以控制兩種不混溶的聚合物或流體的界面性質；因此，它們可以作為有效的納米顆粒表面活性劑來生產新穎結構的材料，例如雙連續太陽能電池，催化載體的膜，光子帶隙材料和不對稱結構的顆粒。

與常規表面活性劑相比，納米顆粒表面活性劑對油-水界面表現出高度穩定的準不可逆吸附，從而產生穩定的乳液。但是，由于CQDs的芳香核主體周圍連接大量的含氧官能團，因而表現出極強的親水性，但是親油性表現不足。這嚴重制約了其作為納米顆粒表面活性劑的應用，因此需要對其親水性的表面進行改性，以獲得較為平衡的親水親油能力。最近，有報道說CQDs的親水性的氧含量可以通過熱處理和化學嫁接的方法進行調整。與化學接枝方法相比，熱處理方法可以通過調整處理時間或溫度來控制還原度，從而更好地控制具有較小顆粒-粒子偏差的CQD的表面性質。

然而，CQDs主要是用石墨、金剛石或者具有天然類石墨烯結構的材料制備得到，這種方法一般需要復雜的處理程序，有的還需要昂貴的設備，不利于大規模生產和實際應用。(不易生產)從而嚴重制約了CQDs作為納米表面活性劑的應用。此外，目前使用的有CQDs制備納米表面活性劑的方法存在合成過程復雜，成本高，污染大，能耗高等突出問題。因此，開發一種原料廉價易得，無毒，制備周期短，制作成本低，且重復性好的制備納米表面活性劑的方法，對于納米表面活性劑的推廣應用具有重要的意義。

發明內容

本發明提出一種生物質基納米表面活性劑及其制備方法和應用，簡化了制備工藝，減少原料成本，適宜規模化生產。

本發明一方面提供了一種生物質基納米表面活性劑，其常溫下為固體粉末，由碳納米粒子組成，所述碳納米粒子的尺寸范圍0.5-5nm，形成的碳納米片厚度范圍為0.35nm-2nm，該碳納米片由多個單層碳納米片疊加而形成。

本發明另一方面提供了生物質基納米表面活性劑的制備方法，包括如下步驟：

a.將生物質殘渣置于高溫管式爐中，在惰性氣氛保護下，加熱到200～700℃進行絕氧熱聚合，熱聚合時間為0.5～5h，冷卻到室溫后得到生物質基納米表面活性劑粗產物；

b.將步驟a得到的生物質基納米表面活性劑粗產物溶解于極性溶劑中，超速離心得上清液，將上清液旋轉蒸發烘干后得到生物質基納米表面活性劑產品。

反應過程中需要通入惰性氣體，能夠促進原料發生分子間的自聚合，如果有氧氣存在，會發生氧化反應，破壞分子的自聚，從而無法形成納米結構。優選地，惰性氣體可為高純氮氣、高純氬氣、高純氦氣中的一種或多種。