[發(fā)明專利]一種基于稻殼灰制備納米分級孔碳材料的方法

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• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112456469A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蓋登宇
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州安馳新材料有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 常州市夏成專利事務(wù)所(普通合伙) 32233
• 代理人: 周文杰

本發(fā)明提供一種基于稻殼灰制備納米分級孔碳材料的方法，涉及納米碳技術(shù)領(lǐng)域。步驟一：原料準(zhǔn)備，先將稻殼灰進(jìn)行研磨粉碎，隨后加入適量的燒堿，隨后在高壓蒸鍋內(nèi)，直接生成液體水玻璃與稻殼灰混合物，步驟二：原料預(yù)處理，稻殼灰和水玻璃混合物與碲四氟化物在反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)。通過對稻殼灰包含的二氧化硅與燒堿生產(chǎn)水玻璃，隨后采用碲四氟化物進(jìn)行混合生產(chǎn)四氟化硅，可以提高溫度穩(wěn)定蒸發(fā)，較容易的對二氧化硅進(jìn)行分離，避免因為二氧化硅降低稻殼灰的單位表面積，其次通過避免使用氫氟酸、其他類型的強堿和強酸，可以保證對稻殼灰的安全性，避免產(chǎn)生強酸與強堿傷害生產(chǎn)的工作人員，同步提高生產(chǎn)的效率，簡化生產(chǎn)步驟。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米碳技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于稻殼灰制備納米分級孔碳材料的方法。

背景技術(shù)

納米碳材料是指分散相尺度至少有一維小于100納米的碳材料。分散相既可以由碳原子組成，也可以由異種原子(非碳原子)組成，甚至可以是納米孔。納米碳材料主要包括三種類型:碳納米管，碳納米纖維，納米碳球。

目前在使用的納米碳材料，多數(shù)采用潔凈的碳材料進(jìn)行去除雜質(zhì)進(jìn)行提純，在實際的生產(chǎn)過程中，由于稻殼含有大量的木質(zhì)素和纖維素，其制備納米碳的原料表現(xiàn)較好，但是在結(jié)果灼燒后，稻殼灰中會混合大概1.3%左右的硅化物，如果不對其進(jìn)行處理，在后續(xù)的制備過程中，硅化物會導(dǎo)致納米碳的單位表面積下降，但是現(xiàn)有的處理方式多數(shù)采用氫氟酸和各類型的強酸強堿進(jìn)行去除，在實際的去除過程中，實際的硅化合物去除效率不佳，往往會產(chǎn)生新的雜質(zhì)混合在稻殼灰中，其次是強酸和強堿，導(dǎo)致了生產(chǎn)的過程中，步驟較為繁瑣，不利于使用者提高生產(chǎn)效率，并且一旦生產(chǎn)強酸和強堿的泄露，極易生產(chǎn)嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故，造成發(fā)生人身傷害的重大事故。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的發(fā)明目的在于提供一種基于稻殼灰制備納米分級孔碳材料的方法。通過對稻殼灰包含的二氧化硅與燒堿生產(chǎn)水玻璃，隨后采用碲四氟化物進(jìn)行混合生產(chǎn)四氟化硅，可以提高溫度穩(wěn)定蒸發(fā)，較容易的對二氧化硅進(jìn)行分離，避免因為二氧化硅降低稻殼灰的單位表面積，提高材料的競爭優(yōu)勢，其次通過避免使用氫氟酸、其他類型的強堿和強酸，可以保證對稻殼灰的安全性，避免產(chǎn)生強酸與強堿傷害生產(chǎn)的工作人員，同步提高生產(chǎn)的效率，簡化生產(chǎn)步驟。

為了實現(xiàn)上述降低環(huán)保性能不佳、結(jié)構(gòu)強度低的問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于稻殼灰制備納米分級孔碳材料的方法，包括以下步驟：

步驟一：原料準(zhǔn)備，先將稻殼灰進(jìn)行研磨粉碎，隨后加入適量的燒堿，隨后在高壓蒸鍋內(nèi)，直接生成液體水玻璃與稻殼灰混合物。

步驟二：原料預(yù)處理，稻殼灰和水玻璃混合物與碲四氟化物在反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，預(yù)先對反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空，隨后將反應(yīng)釜內(nèi)的混合物密封輸送到密封蒸發(fā)皿中。

步驟三：制備反應(yīng)，對蒸發(fā)皿進(jìn)行加熱，冷卻取出后，將稻殼灰與果殼納米碳粉進(jìn)行混合，注入少量稀鹽酸混合浸泡，隨后采用離子水進(jìn)行清洗，蒸餾、粗洗、晾干。

步驟四：產(chǎn)品處理，將稻殼灰在惰性氣體下，置于管式爐中，進(jìn)行活化處理，隨后取出后密封降溫。

進(jìn)一步的，包括以下步驟：根據(jù)步驟一中的操作步驟，所述稻殼灰采用的研磨裝置，需要使用500轉(zhuǎn)每分鐘的旋轉(zhuǎn)速度，對稻殼灰進(jìn)行研磨三十分鐘，所述研磨后十五分鐘，額外加入適量的燒堿。

進(jìn)一步的，包括以下步驟：根據(jù)步驟一中的操作步驟，所述高壓蒸鍋工作溫度為，且在0.6-1.0 MPa蒸汽下反應(yīng)。

進(jìn)一步的，包括以下步驟：根據(jù)步驟二中的操作步驟，所述稻殼灰和水玻璃混合物與碲四氟化物在反應(yīng)前，先在稻殼灰和水玻璃混合物添加適量的稀鹽酸，靜置沉淀脫水。

進(jìn)一步的，包括以下步驟：根據(jù)步驟二中的操作步驟，所述反應(yīng)釜的內(nèi)部抽真空后，額外添加一部分適量的惰性氣體。