[发明专利]淀粉基炭微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淀粉基炭微球的制备方法，属于炭微球的制备技术。

背景技术

炭微球材料是20世纪70年代后期由日本、美国、联邦德国和苏联等工业发达的国家研制开发成功的一种高档炭材料的新品种。按原料不同可将其分为三类：煤基、高分子基和沥青基炭微球。目前炭微球的制备方法主要有：热缩聚法、乳液法、直接热解法、悬浮法、电弧放电法、模板法、化学气相沉积法等。乳液法是以中间相沥青等为原料，经粉碎、倒入高温硅油中加热搅拌形成乳液，再通过冷却、离心分离、沉降、过滤、干燥和碳化等手段，得到沥青基炭微球。宋怀河等在“一种聚合物基炭球的制备方法”(ZL200510000055.3)中详细阐述了其他制备方法。

王庆等在“热解硬碳材料及其制备方法和用途”(ZL01807830.3)中，将硬炭前驱体(如：纤维素、淀粉等)与溶剂混合配制成均相分散体系后置于压力容器中液相脱水，经洗涤、过滤、干燥、炭化得到热解硬炭微球材料。

上述工艺一般存在着工艺复杂、对设备要求严格等问题，且所用原材料均为不可再生资源(如：石油、沥青等)和对环境污染严重的有机化合物，不能满足“绿色化工”的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种淀粉基炭微球的制备方法。该方法具有原料来源广泛、制备过程简单、生产成本低的特点。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种淀粉基炭微球的制备方法，其特征在于包括以下过程：

(1)以粒径为2-120μm的禾谷类淀粉、薯类淀粉、豆类淀粉以及香蕉和芭蕉等的果实类淀粉为原料；将原料加入加热炉中，在空气、氧气、臭氧、二氧化硫、二氧化氮或三氧化硫的气氛中，以升温速率为0.5-50℃/min加热至60-300℃，恒温2-72小时进行氧化处理。

(2)将步骤(1)经过氧化的淀粉加入炭化炉中，在氮气或氦气的保护下，以0.5-50℃/min的升温速率升至600℃-3000℃，恒温热处理0.5-48小时，之后以1-50℃/min的降温速率冷却至室温，制得淀粉基炭微球。

本发明具有如下优点：制备原料来源广泛，淀粉是绿色植物积累能量和贮存碳水化合物的普遍形式，是一种可再生性资源，最终可替代日渐枯渴的石油、天然气等有限资源。目前用于淀粉生产的农作物主要有玉米、木薯、马铃薯、小麦等。我国是农业生产大国，所以淀粉资源非常丰富、且价格低廉。本发明的生产工艺简单，省时，省力，易实现大规模制备；而且不同品种的淀粉在颗粒大小和形状方面存在着差异，所以可根据要求，选用不同种类淀粉制备出不同形态的微球炭材料。

附图说明

图1-是本发明实施例1所采用的玉米淀粉原料的扫描电镜照片。

图2-是本发明实施例1制得的淀粉基炭微球的扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1

在加热炉中，在空气气氛中，加入13.5g玉米淀粉(呈球形或多角形)，以0.5℃/min的升温速率将加热炉升至120℃后，恒温氧化处理48h；然后将经氧化处理后的淀粉加入炭化炉中，在N₂保护下，氮气流量为25ml/min，以2℃/min的升温速率将炭化炉加热至600℃，恒温2h后，再以0.2℃/min的速率将炭化炉冷却至室温，得到平均粒径为15μm的淀粉基炭微球，炭微球的收率为21.0％，用BET方法测定炭微球的比表面积为350.3m²/g；真密度为1.591g/cm³。

实施例2

在加热炉中，在空气气氛中，加入14.0g玉米淀粉，以5℃/min的升温速率将加热炉升至180℃后，恒温氧化处理20h；然后将经氧化处理后的淀粉加入炭化炉中，在N₂保护下，氮气流量为50ml/min，以5℃/min的升温速率将炭化炉加热至1000℃，恒温1.5h后，再以1℃/min的速率将炭化炉冷却至室温，得到平均粒径为12μm的淀粉基炭微球，炭微球的收率为16.5％，用BET方法测定炭微球的比表面积为110.8m²/g；真密度为1.617g/cm³。

实施例3