[发明专利]一种丝瓜络氮掺杂碳纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种丝瓜络氮掺杂碳纳米材料的制备 方法。

背景技术

丝瓜络是葫芦科植物丝瓜的成熟果实的维管束，又名天萝筋、丝瓜瓤、千层楼等，原 植物粤丝瓜又名：棱角丝瓜，在医学上有通经活络，解毒消肿的功效。丝瓜络是由维管束 纵横交错而成，多为长圆形，长短不一，表面粗糙，黄中带白，非常轻，富有弹性，气微， 味淡。丝瓜当中有丰富的木胶瓜氨酸等特殊物质，还含有增白皮肤防止皮肤老化的维生素 等成分，能够保护皮肤，使皮肤洁白，所以丝瓜汁有”美人水”的美誉。丝瓜络是一种新型 的环保环保材料，对丝瓜络生物资源进行开发利用发挥独特的功能特性，有希望使其成为 氮掺杂碳纳米材料的理想原料。

碳材料是一种非常稳定的化学物质，在室温下几乎成化学惰性，碳材料独特的性质和 形态引起了广大研究学者的兴趣，它是元素周期表中唯一具有从零维到三维同素异形体的 元素。碳材料的维度、尺寸和形貌等因素对材料的性能都有很大影响，而且通过氮源的引 入能够提高其在超级电容器等中的应用，氮掺杂的碳材料是碳纳米技术的重要组成部分， 在电化学和催化方面具有重要应用。

现有的氮掺杂碳纳米材料制备技术存在很多不足，比如合成的环境不够环保，合成的 过程过于繁琐，对反应设备的要求较高，生产成本高等。

发明内容

针对现有氮掺杂碳材料存在的缺陷和不足，本发明提出了一种丝瓜络氮掺杂碳纳米材 料的制备方法，该制备方法提出了一种新型的生物质氮掺杂碳纳米材料的制备方法，本方 法的原料丰富，制备工艺较为简单，生产成本低，能够实现量化生产。

本发明技术方案具体介绍如下。

一种丝瓜络氮掺杂碳纳米材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)将丝瓜络采集后挑拣，去种，除杂，洗干净后干燥、研磨成粉；

(2)取丝瓜络的粉末在管式炉中，通入通过尿素溶液的氮气，氮气携带尿素溶液和丝瓜 络的粉末一起在200℃-800℃的温度下焙烧至黑色，得到预产物；

(3)将预产物加入KOH溶液中搅拌处理，处理时间为4h-48h然后进行烘干处理，得到 中间产物；

(4)将中间产物在600‐900℃的温度下焙烧1～5h，得到焙烧后产物，二次焙烧是为了对KOH刻蚀的 碳材料进行造孔活化；

(5)将步骤(4)的焙烧后产物用盐酸浸渍处理，浸渍结束后过滤、洗涤再烘干处理， 得到丝瓜络氮掺杂碳纳米材料。

本发明中，步骤(1)中，干燥时间为24h48h，研磨制得50-100目的丝瓜络粉末。

本发明中，步骤(2)中，尿素浓度为1-6mol/L，氮气通过尿素溶液进入管式炉，通 入氮气流速为20ml/min-100ml/min，焙烧时间为1h-5h。优选的，焙烧温度为200～400℃， 焙烧时间为3h-5h。

本发明中，步骤(3)中，KOH与预产物的质量比为1:1-1：3,KOH溶液的浓度为1-4mol/L。

本发明中，步骤(5)中，盐酸的浓度为1～3mol/L，盐酸处理时间为12h-36h。

与现有技术方案相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明直接以丝瓜络为原料，不仅有利于提高丝瓜络的利用率，变废为宝，还有利于 保护环境，实现废弃生物质的再利用，有效降低氮掺杂碳材料的生产成本，提高丝瓜络的 生态、社会和经济效益，符合国家大力发展废弃生物质的要求。

2、本发明的丝瓜络原料来源广泛，绿色环保，安全系数较高，能够实现生物降解，生物 相容性较好，不会给环境带来污染。

3、本发明利用丝瓜络来制备氮掺杂碳纳米材料，提供了一种新型的生物质氮掺杂碳材料 的制备方法，制备工艺简单，无污染，能够量化生产。

附图说明

图1是实施例1丝瓜络氮掺杂碳纳米材料的SEM图。

图2是实施例2丝瓜络氮掺杂碳纳米材料的SEM图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步的描述,但本发明并不限于下述 实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的其他实施例，都属于本发明保护范围。

实施例1

一种丝瓜络氮掺杂碳纳米材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将丝瓜络采集后挑拣，去种，除杂，洗干净后干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为 36h然后研磨成粉,制得50目的丝瓜络粉末；