[发明专利]一种铁磁性碳基复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种铁磁性碳基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将活性炭与氧化石墨烯溶液混合，加入链接剂进行反应，经第一次固液分离得到活性炭/氧化石墨烯；

(2)将步骤(1)所述活性炭/氧化石墨烯与亚铁离子溶液混合进行浸渍，经第二次固液分离得到前驱体；

(3)将步骤(2)所述前驱体进行炭热反应得到铁磁性碳基复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述活性炭的尺寸为80-325目；

优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量分数为3.0-4.0％；

优选地，步骤(1)所述活性炭与所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量比为(10-100):1；

优选地，步骤(1)所述混合采用搅拌方式进行；

优选地，所述混合的温度为50-70℃；

优选地，所述混合的时间为5-30min；

优选地，步骤(1)所述链接剂的质量为所述活性炭质量的20-50％；

优选地，步骤(1)所述链接剂为链接剂溶液和/或链接剂悬浊液；

优选地，所述链接剂悬浊液中链接剂粉末与去离子水的质量比为1:(20-100)；

优选地，所述链接剂粉末包括高粱粉、木薯粉、玉米粉或马铃薯粉中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述链接剂粉末的尺寸为100-300目；

优选地，所述链接剂悬浊液在加入前经过超声处理；

优选地，所述超声处理的时间为10-30min；

优选地，步骤(1)所述反应的温度为80-100℃；

优选地，步骤(1)所述反应的时间为5-15min；

优选地，在步骤(1)所述反应结束之后，所述第一次固液分离之前静置至20-30℃；

优选地，步骤(1)所述第一次固液分离的方法为抽滤；

优选地，将步骤(1)所述第一次固液分离得到的活性炭/氧化石墨烯进行第一次烘干；

优选地，所述第一次烘干的温度为100-110℃；

优选地，所述第一次烘干的时间为12-24h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述亚铁离子溶液的溶质包括FeCl₂、Fe(NO₃)₂或FeSO₄中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)所述亚铁离子溶液中溶质的质量为活性炭/氧化石墨烯质量的0.5-2.0％；

优选地，步骤(2)所述亚铁离子溶液中溶质的质量分数为0.1-0.4％；

优选地，步骤(2)所述浸渍的温度为20-30℃；

优选地，步骤(2)所述浸渍的时间为3-12h。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)所述浸渍之后，所述第二次固液分离之前，向步骤(2)所述浸渍得到的悬浮体系加入非铁金属盐进行二次浸渍；

优选地，所述非铁金属盐为AgNO₃；

优选地，所述非铁金属盐的质量为活性炭/氧化石墨烯质量的0.5-2.0％；

优选地，所述二次浸渍的温度为20-30℃；

优选地，所述二次浸渍的时间为8-24h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，将步骤(2)所述第二次固液分离得到的前驱体进行第二次烘干；

优选地，所述第二次烘干的温度为100-110℃；

优选地，所述第二次烘干的时间为24-48h。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述炭热反应的温度为700-900℃；

优选地，步骤(3)所述炭热反应的时间为1-3h；

优选地，步骤(3)所述炭热反应在N₂气氛下进行；

优选地，所述N₂的流速为0.2-1.0mL/min；

优选地，步骤(3)所述炭热反应在管式炉中进行。