[发明专利]石墨化纳米碳的制备方法

权利要求书

1.石墨化纳米碳的制备方法，其特征在于石墨化纳米碳的制备方法按以下步骤制备：一、碳源与金属离子配位：将碳源与金属催化剂溶液混合，搅拌12～24h，然后超声处理30～120min，向混合物中加入表面活性剂溶液，继续搅拌1～3h；二、配合物固化：将步骤一制备的混合溶液在20～100℃条件下真空干燥2～24h，然后冷却至室温；三、热处理：以5～20℃/min速率升温至400～1100℃，再在气流量为60～250ml/min、温度为400～1100℃的条件下，对步骤二的产物热处理0.5～6h；四、活化处理：对步骤三的产物进行物理活化或化学活化处理，即得石墨化纳米碳；其中步骤一中金属催化剂溶液中的溶质与碳源的重量比为0.025～0.05∶2.5，碳源与表面活性剂溶液中的溶质的重量比为10～50∶1，金属催化剂溶液的摩尔浓度为0.025～0.3mol/L，表面活性剂溶液的摩尔浓度为0.0015～0045mol/L；其中步骤一中的碳源为具有极性基团的聚合物、农林作物提取物或农林废弃物；其中具有极性基团的聚合物为聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯、聚糠醇、聚丙烯酰胺、聚亚胺、聚氨酯、聚氨基葡萄糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚苯胺中的一种或几种的混合，农林作物提取物为葡萄糖、蔗糖、果糖或淀粉，农林废弃物为甜菜渣、甘蔗渣、玉米秆、芦苇、蒲草或蒿草；步骤一中的金属催化剂溶液为硫酸铁溶液、硫酸亚铁溶液、氯化铁溶液、氯化亚铁溶液、硝酸铁溶液、硝酸亚铁溶液、铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、三草酸合铁酸钾溶液、硫酸钴溶液、硝酸钴溶液、乙酸钴溶液、氯化钴溶液、氯化镍溶液、硝酸镍溶液、乙酸镍溶液、硫酸镍溶液、氯化镁溶液、硝酸镁溶液、硫酸镁溶液、乙酸镁溶液或碳酸镁溶液。

2.根据权利要求1所述的石墨化纳米碳的制备方法，其特征在于向步骤四中制备的产物中加入50ml浓度为12mol/L的浓盐酸，90～100℃反应5～12h。

3.根据权利要求1或2所述的石墨化纳米碳的制备方法，其特征在于步骤一中的金属催化剂溶液的溶剂为水、醇或水醇溶液；其中水醇溶液中水与醇的体积比为1∶5，醇为甲醇、乙醇或异丙醇。

4.根据权利要求3所述的石墨化纳米碳的制备方法，其特征在于步骤一中的表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物溶液、聚(氧乙烯)₂₀-(氧丙烯)₇₀-(氧乙烯)₂₀、十六烷基三甲基溴化铵溶液、聚乙烯基吡咯烷酮溶液、十二烷基苯磺酸钠溶液、十二烷基硫酸钠溶液或烷基酚聚氧乙烯醚溶液。

5.根据权利要求1、2或4所述的石墨化纳米碳的制备方法，其特征在于步骤一中的表面活性剂溶液的溶剂为水、醇或水醇溶液；其中水醇溶液中水与醇的体积比为1∶5，醇为甲醇、乙醇或异丙醇。

6.根据权利要求5所述的石墨化纳米碳的制备方法，其特征在于步骤三中的热处理的气氛为氮气、氩气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氢气中的一种或几种的混合。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的石墨化纳米碳的制备方法，其特征在于步骤四中的活化处理的气氛为水蒸气、二氧化碳、氢气、一氧化碳中的一种或几种的混合。

8.根据权利要求7所述的石墨化纳米碳的制备方法，其特征在于步骤四中的物理活化过程为以1～20℃/min速率升温至200～500℃，再在气流量为60～300ml/min、处理温度为200～500℃的条件下对步骤三的产物活化处理3～6小时；步骤四中的化学活化过程为向步骤三制备的混合物中加入活化剂，然后回流，回流温度为80～200℃，活化时间为3～6小时；其中活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠或磷酸。