[发明专利]一种通过催化热解法将废弃口罩转化为CNT的方法

说明书

本发明属于碳纳米管制备技术领域，具体公开了一种通过催化热解法将废弃口罩转化为CNT的方法。所述方法，包括以下步骤：将废弃口罩与催化剂共混，然后隔绝空气进行热解催化，得到碳纳米管；或将废弃口罩与催化剂分别放置在相联通的两段可加热反应容器中，分别加热后，通过惰性气体吹扫，将废弃口罩段产生的气体吹扫至催化剂段，进行热解催化；反应结束后，得到CNT；所述催化剂为以铁镍金属为活性催化成分的催化剂。本发明将废弃口罩与起碳纳米管催化生长作用的催化剂混合，然后在惰性气体的保护气下，进行高温热解催化反应，直接将废弃口罩制备为碳纳米管材料，实现了废弃口罩的高附加值再利用。

技术领域

本发明属于碳纳米管制备技术领域，特别涉及一种通过催化热解法将废弃口罩转化为CNT(碳纳米管)的方法。

背景技术

一次性医用口罩作为卫生防护用品，其可以有效阻挡通过唾液传播的病毒传染。因此在大范围的病毒传播中，口罩的需求和消耗量不断攀升，大量的废弃口罩的处理问题也随之产生，填埋和焚烧的传统处理方式浪费资源、污染环境，使得如何变废为宝，促进废弃口罩的高附加值再利用显得尤为重要。

专利公开文本CN112158823A公开了一种应用废弃口罩制备多孔碳凝胶材料中的方法，其过程为①、将废弃口罩在烘箱中进行温度为120℃、时间为6-12h的低温加热。②、抽出废弃口罩的金属条③、将生物灭活的废弃口罩在气氛保护炉中进行预炭化，预炭化具体为：使用惰性气氛保护，加热温度为350℃—450℃，加热时间为4-24h。④、经过高温碳化烧结，得到多孔碳凝胶材料，高温炭化过程为：使用惰性气氛保护，加热温度为700℃—1200℃，加热时间为1-24h。该方法成功将废弃口罩制备为多孔炭材料，但是材料的制作周期长，制备方法繁琐，材料附加值低，难以达到高附加值利用的要求。

专利公开文本CN1830767A公开了一种裂解聚合物合成碳纳米管方法，其过程为将占聚合物共混物的重量比为0.01％-10％的卤素、占聚合物共混物的重量比为0.05％-40％的起成炭催化作用的金属元素与聚合物共混；然后将聚合物共混物在空气中燃烧，待明火熄灭后收集残碳，即为碳纳米管产品，或者将上述共混物在隔绝空气，在600℃-950℃分解，收集的残炭即为碳纳米管产品；收集释放的气体即为富氢气体。此方法简单，易于操作控制，但原材料局限于传统的聚合物原料，并且目前CNT的转化率还比较低。

同时在不同的应用领域，对碳纳米管的形态和结构有着不同要求，其中竹节状CNT，由于其内部被弯曲的石墨烯片隔开，形成许多独立的空腔。这种竹节状结构比普通碳纳米管具有更高的比表面积和缺陷密度以及更快的电子转移速率，在电化学领域有着巨大的发展前景。

一次性口罩主要分内、中、外三层，内外两层为聚丙烯无纺布，中间夹层为聚丙烯熔喷布，均为高含碳量的聚合物材质。而聚合物在高温下可以直接热降解为小分子烃类，而这些烃类则可以作为CNT制备工艺中的碳源，从而实现废弃口罩到高价值CNT的转变。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种通过催化热解法将废弃口罩转化为CNT的方法。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种通过催化热解法将废弃口罩转化为CNT的方法，包括以下步骤：

将废弃口罩与催化剂共混，然后隔绝空气进行热解催化，得到碳纳米管；

或将废弃口罩与催化剂分别放置在相联通的两段可加热反应容器中，分别加热后，通过惰性气体吹扫，将废弃口罩段产生的气体吹扫至催化剂段，进行热解催化；反应结束后，得到CNT；

所述催化剂为以铁镍金属为活性催化成分的催化剂。

所述废弃口罩种类包括但不限于，一次性医用防护口罩、普通一次性口罩、活性炭口罩、N95口罩等；所述废弃口罩材质包括但不限聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚对苯二甲酸丁二醇酯等。