[發明專利]一種生活用紙炭化制備多功能彈性炭材料的方法

有效

• 申請號: 202010177812.9
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111232950B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王文亮;趙興金;黃佳樂
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B32/205
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 郭瑤

本發明公開了一種生活用紙炭化制備多功能彈性炭材料的方法，將生活用紙制備為長方體結構；將長方體結構生活用紙在空氣氣氛中加熱到200～260℃，保溫120～480min，然后更換為氮氣氣氛，繼續保溫20min；在氮氣氣氛下，升溫到350～450℃，保溫20min；保溫結束后，在氮氣氣氛通入情況下自然降溫，待溫度降到50℃以下，停止通入氮氣，取出固體產物為前驅體；將前驅體浸入到含有木質素的乙醇溶液中10～30秒后取出，干燥后，在氮氣氣氛中加熱到800～1600℃，保溫60～300min；保溫結束后，在氮氣氣氛通入情況下自然降溫，待溫度降到50℃以下，停止通入氮氣，取出固體產物為彈性炭材料。本發明制備的彈性炭材料可以應用于吸油及柔性傳感器領域，拓寬了生活用紙的利用途徑和利用價值。

技術領域

本發明屬于紙基材料功能化利用領域，具體涉及一種生活用紙炭化制備多功能彈性炭材料的方法。

背景技術

炭材料由于具有良好的導、吸附等性能，使得其在多個領域均有廣泛的應用。近年來，彈性炭材料的出現給能源、吸油等領域進行革新提供了可能，成為了關注的熱點。這類彈性炭材料除了具有很好的彈性(柔性)外，還需要具備很好的重復穩定性，這為彈性炭材料的多功能應用提出了挑戰。

目前的彈性炭材料主要來源于發泡材料或凝膠材料的炭化，主要的原料來源于不可再生高分子材料，普遍存在制備的彈性炭材料可壓縮率不高、重復使用次數偏低等突出問題。此外，現有的彈性炭材料的制備工藝比較復雜，導致其制備成本較高，很大程度上限制了其進一步的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生活用紙炭化制備多功能彈性炭材料的方法，用于解決目前彈性炭材料制備工藝復雜、制備成本高等問題，本發明制備的彈性炭材料可以應用于吸油及柔性傳感器領域，拓寬了生活用紙的利用途徑和利用價值。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種生活用紙炭化制備多功能彈性炭材料的方法，包括以下步驟：

步驟一：將生活用紙制備為長方體結構；

步驟二：將長方體結構生活用紙在空氣氣氛中以1～1.5℃/min加熱到200～260℃，保溫120～480min，然后更換為氮氣氣氛，繼續保溫20min；

步驟三：在氮氣氣氛下，以3℃/min升溫到350～450℃，保溫20min；

步驟四：保溫結束后，在氮氣氣氛通入情況下自然降溫，待溫度降到50℃以下，停止通入氮氣，取出固體產物為前驅體；

步驟五：將前驅體浸入到含有木質素的乙醇溶液中10～30秒后取出，干燥后，在氮氣氣氛中以3～5℃/min加熱到800～1600℃，保溫60～300min；

步驟六：保溫結束后，在氮氣氣氛通入情況下自然降溫，待溫度降到50℃以下，停止通入氮氣，取出固體產物為彈性炭材料。

進一步地，步驟一中所述的生活用紙為衛生紙、餐巾紙或廚房用紙。

進一步地，步驟一中長方體結構的長:寬:厚比例為：1:(0.4～0.6):(0.3～0.5)，其中長表示纖維方向，寬表示垂直纖維方向，高表示多層方向。

進一步地，步驟五中干燥溫度為80℃，時間為10min。

進一步地，步驟五所述的含有木質素的乙醇溶液中，木質素的濃度為1～10g/L。

進一步地，所述的木質素為堿木質素、硫酸鹽木質素或醇解木質素。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：