[发明专利]一种利用废旧轮胎微波辅助制备石墨烯量子点的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧轮胎微波辅助制备石墨烯量子点的方法，首先将粉碎后的废旧轮胎颗粒与三氧化二铁颗粒混合均匀，置于微波管式反应器中；然后向微波管式反应器中通入氮气，继而将携带无水乙醇的氮气通入微波管式反应器中，开启微波管式反应器，反应生成的解聚蒸气冷凝，收集到液体为热解油，最后将得到的热解油干燥得到固形物，与去离子水混合搅拌均匀后将溶液转移到聚四氟乙烯反应器中反应，反应完成后对其进行冷却，得到石墨烯量子点。本发明为废旧轮胎的高值化利用开辟新途径，也为石墨烯量子点提供新的原料来源。

技术领域

本发明属于废弃资源功能化利用领域，具体涉及一种利用废旧轮胎微波辅助制备石墨烯量子点的方法。

背景技术

废旧轮胎作为一种典型的固体废弃物，其产生量逐年增加，造成了日益严重的环境问题，固废资源的减量化、高值化利用成为了当今社会亟需解决的热点问题。将废旧轮胎通过热化学转化方法进行减量化处理是十分有效的途径。然而，废旧轮胎在热化学转化过程中存在转化效率低、转化产物附加值低等问题，从而制约了废轮胎热化学转化技术的发展。近年来，微波辅助解聚技术由于其加热效率高、热损失小、无热惯性等优势受到了广泛的关注。废旧轮胎在微波辅助解聚过程中能够实现快速解聚，在适当工艺条件下可以产生大量的多环芳烃，而多环芳烃是制备石墨烯量子点的优质前驱体，因此，通过微波辅助解聚方法将废轮胎在一定条件下转化为具有优良光学特性的石墨烯量子点，是解决废旧轮胎减量化和高值化处理的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用废旧轮胎微波辅助制备石墨烯量子点的方法，用于解决目前废旧轮胎固废资源无法有效利用等问题，本发明为废旧轮胎的高值化利用开辟新途径，也为石墨烯量子点提供新的原料来源。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用废旧轮胎微波辅助制备石墨烯量子点的方法，包括以下步骤：

步骤一：将废旧轮胎粉碎为粒径大小0.1mm～10mm的废旧轮胎颗粒，将粉碎后的废旧轮胎颗粒与粒径为0.05mm～1mm的三氧化二铁颗粒混合均匀，置于微波管式反应器中；

步骤二：向微波管式反应器中通入氮气以排出反应体系中的空气，然后将氮气通过无水乙醇使氮气携带无水乙醇，控制无水乙醇的温度为55～65℃，将携带无水乙醇的氮气通入微波管式反应器中；

步骤三：在保证携带无水乙醇的氮气通入的情况下，开启微波管式反应器，微波频率为2.45GHz，微波功率为1000～1500W，升温速率为80～250℃/min，升温至450～650℃，保温5～20分钟，生成的解聚蒸气在-35℃条件下进行冷凝，收集到液体为热解油；

步骤四：将得到的热解油干燥得到固形物，然后将1质量份的固形物加入20～50质量份的去离子水中，搅拌均匀后将溶液转移到聚四氟乙烯反应器中，在150～250℃温度下反应8～20小时，反应完成后对其进行冷却，得到石墨烯量子点。

进一步地，步骤一中所述的废旧轮胎颗粒与三氧化二铁颗粒的质量比为1:(0.05～0.5)。

进一步地，步骤二中向微波管式反应器中通入氮气以排出反应体系中的空气时，每克废旧轮胎颗粒对应的氮气流量为0.5～2mL/min，氮气通入时间为5-10分钟。

进一步地，步骤二中将携带无水乙醇的氮气通入微波管式反应器中2分钟，且每毫升氮气中携带无水乙醇的质量为1～5mg。

进一步地，步骤四中将得到的热解油在105℃条件下干燥4～8小时得到固形物。

进一步地，步骤四中然后将1质量份的固形物加入20～50质量份的去离子水中，搅拌10分钟后将溶液转移到聚四氟乙烯反应器中。

进一步地，步骤三和步骤四之间还包括以下步骤：关闭微波管式反应器，去除无水乙醇，保持通入氮气，待微波管式反应器中温度降至150℃以下时，停止通入氮气，反应结束。