[發(fā)明專利]一種納米碳材料及其制備方法

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• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113401889A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 王鈞澤;主父凱晴;詹雯欣
• 申請（專利權）人: 上海星垣納米科技有限公司
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C01G49/08;B82Y30/00;B82Y25/00
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司 22001
• 代理人: 馬寶來

本發(fā)明公開了一種納米碳材料及其制備方法，涉及特殊性質碳材料制備技術領域，材料為具備多孔結構的納米碳材料，其孔狀結構的孔中或孔壁上具備磁性材料，制備方法包括以下步驟：將殼聚糖溶解于醋酸溶液中得到混合物a，攪拌，得到均一穩(wěn)定的粘稠透明溶液A，溶液A真空冷凍干燥，得到固化物B；固化物B在惰性氣體保護下進行一次焙燒，得到固化物C；將固化物C與六水氯化鐵和七水硫酸亞鐵混合，調節(jié)pH至10?11，升溫攪拌條件下反應；收集反應產(chǎn)物，洗滌后進行二次焙燒，冷卻后得到納米碳材料。本方法安全環(huán)保，能夠制備出吸附效率的納米碳材料。

技術領域

本發(fā)明涉及特殊性質碳材料制備技術領域，具體涉及一種納米碳材料及其制備方法。

背景技術

納米碳材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm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，其中也包括多孔結構的納米碳氣凝膠。

其中，多孔結構納米碳對有機生物分子及其他生活及工業(yè)污水中的多種污染物具有極強的吸附作用，已經(jīng)被環(huán)保領域所重視。

目前大部分用于污水處理或環(huán)保領域的納米碳材料，普遍存在自身附著位點不足的問題，導致污染物吸附及去除效率低、材料用量大、成本高，解決這一問題的重要著眼點之一，是從污染物自身入手，使污染物團聚或通過形成其他更大體積的形式，先增加污染物上納米碳材料的附著點，來提高納米碳材料的去除效率。但這類方法僅適用于污染物自身可以被以上述變化為目的進行處理的應用場景，當污染物無法被處理時，就只能通過增加納米碳材料用量的手段來去除，這也大大限制了納米碳材料在環(huán)保領域的應用。

發(fā)明內容

為解決上述現(xiàn)有納米碳材料的不足，首先，本發(fā)明提供一種納米碳材料，材料特征為具備多孔結構的納米碳材料，其孔狀結構的孔中或孔壁上具備磁性材料。

優(yōu)選地，上述納米碳材料中，所述磁性材料來自四氧化三鐵。

第二，本發(fā)明還提供上述納米碳材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將殼聚糖溶解于醋酸溶液中得到混合物a，攪拌，得到均一穩(wěn)定的粘稠透明溶液A，溶液A真空冷凍干燥，得到固化物B；

S2、固化物B在惰性氣體保護下進行一次焙燒，得到固化物C；

S3、將固化物C與六水氯化鐵和七水硫酸亞鐵混合，調節(jié)pH至10-11，升溫攪拌條件下反應；

S4、收集反應產(chǎn)物，洗滌后進行二次焙燒，冷卻后得到納米碳材料。

優(yōu)選地，S1在攪拌前向混合物a中添加三價鐵鹽溶液。

優(yōu)選地，上述三價鐵鹽為六水合氯化鐵和/或硝酸鐵。

優(yōu)選地，上述添加三價鐵鹽溶液，鐵元素的質量與S1所得固化物B的質量比為1:(30-70)。

優(yōu)選地，S1所述醋酸溶液濃度為1wt％-4wt％。

優(yōu)選地，S1所述殼聚糖溶于所述醋酸溶液中的質量分數(shù)為2wt％-4wt％。

優(yōu)選地，S1所述真空冷凍干燥包括：先將溶液A于-75℃冷凍10-12h，再真空冷凍干燥除去水分或其他多余溶劑。

優(yōu)選地，S2所述一次焙燒，焙燒溫度為700-800℃，升溫速率為3-5℃/min，焙燒時間為2-5h。

優(yōu)選地，S3所述固化物C、六水氯化鐵和七水硫酸亞鐵的質量比為(9-10)：(5-6)：(2-3)。

優(yōu)選地，S3所述反應溫度為60-70℃，反應時間3-5h。

優(yōu)選地，S3所述調節(jié)pH所用的試劑為氨水、氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉溶液。