[发明专利]一种生物质石墨烯的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质石墨烯的制备方法，包括如下步骤：将HVP残渣干燥和粉碎后过筛获得到微米级HVP残渣粉体；将微米级HVP残渣粉体与催化剂混合后置于回转窑炉内，N₂气氛保护条件下，通过程序升温，在350‑1300℃条件下反应6‑10h，然后降至室温，得到石墨化粉体；将石墨化粉体和去离子水混合搅拌后离心分离，进行纯化，得到纯化石墨物料；将纯化石墨物料配置成水性浆料后超声处理，得到石墨烯分散液；将石墨烯分散液经干燥后得到生物质石墨烯。本发明提供一种生物质石墨烯的制备方法，拓展了石墨烯制备原料来源，实现了HVP废弃物再利用，工艺简单，成本低廉，适合工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及石墨烯生产技术领域，尤其涉及一种生物质石墨烯的制备方法。

背景技术

在食品工业中，水解植物蛋白(Hydrolyzed Vegetable Protein,HVP)是以大豆、玉米或小麦蛋白质为原料的水解产物，HVP含有丰富的氨基酸和肽类化合物，具有增鲜和增香效果，因而在调味品行业中被广泛应用。目前，HVP的原料以大豆粕和玉米粕为主，二者的成分主要包括蛋白质和纤维组分，其经过水解后产物中除含有蛋白水解液外，还有HVP残渣副产物的生成，其成分主要是纤维和未水解彻底的植物蛋白。目前各生产厂家的HVP残渣主要作为废弃物被处理，资源未被完全利用。

近年来，随着人们对石墨烯的深入认识，其具有良好的力学强度、高比表面积、高热传导性及高导电性等优点，其在传感器、电热膜、催化剂、锂电池等领域得到了广泛的应用。目前石墨烯的制备方法主要以自上而下的方法为主，如球磨法、微射流、化学法和超声剥离法等，从石墨中制备得到石墨烯，原料相对单一。

考虑到水解植物蛋白(HVP)残渣含有大量纤维组分和植物纤维特殊的微观结构，如将HVP残渣高温碳化和超声机械剥离，为HVP残渣在生物质石墨烯的应用提供了可行性。目前，水解植物蛋白(HVP)残渣制备生物质石墨烯的方法和应用还未见有报道。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用水解植物蛋白(HVP)残渣制备生物质石墨烯的方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何将水解植物蛋白(HVP)残渣利用起来并制备成生物质石墨烯。

为实现上述目的，本发明提供了一种生物质石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将HVP残渣干燥和粉碎后过筛获得到微米级HVP残渣粉体；

步骤2、将所述微米级HVP残渣粉体与催化剂混合后置于回转窑炉内，N₂气氛保护条件下，通过程序升温，在350-1300℃条件下反应6-10h，然后降至室温，得到石墨化粉体；

步骤3、将所述石墨化粉体和去离子水混合搅拌后离心分离，进行纯化，得到纯化石墨物料；

步骤4、将所述纯化石墨物料配置成水性浆料后超声处理，得到石墨烯分散液；

步骤5、将所述石墨烯分散液经干燥后得到所述生物质石墨烯。

进一步地，步骤1所述HVP残渣为大豆粕HVP残渣和玉米粕HVP残渣中的一种或两种的组合物。

进一步地，步骤1所述筛为120目。

进一步地，步骤2所述催化剂为氯化铁/柠檬酸或次氯酸钠/柠檬酸组合中的一种，所述催化剂为所述HVP残渣重量的1-2％。

进一步地，步骤2所述程序升温为升温速率为5℃/min，350-400℃反应2-3h，650-700℃反应2-4h，1200-1300℃反应2-3h。

进一步地，步骤3所述石墨化粉体和去离子水的重量比为1:12，所述纯化重复三次。

进一步地，步骤4所述超声处理的频率为20-25KHz。