[发明专利]一种用废旧棉纤维制备碳微球的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种用废旧棉纤维制备碳微球的方法，属碳材料制备及应用的技术领域。

背景技术

碳材料具有很高的应用价值和诸多类型，碳微球是一种应用广泛的、重要的碳材料之一，碳微球具有良好的化学稳定性、热稳定性、吸附性能及优良的导电和导热性；可应用于锂离子电极负极材料、高强度碳材料、催化剂载体、气体吸附剂、纳米器件及功能纤维制备的添加剂等诸多领域。

目前碳微球的制备有多种方法，常以沥青、煤、乙炔为原料，利用高温焙烧法、气相沉积法、掺杂催化剂法制备出不同规格、结构、性能的碳微球；有的碳微球可为空心或实心结构，可为微米级或纳米级，在不同技术领域得到应用，但是这些方法制备的碳微球结构成分单一，必须对碳微球表面进行接枝改性，使其表面含有大量的活性基团才能在高附加值领域得到应用。

随着社会发展和人民生活水平的提高，全球每年废弃的棉纺织品达1000万吨之巨，极少被作为废旧资源回收利用，却被直接掩埋或焚烧，造成了巨大的资源浪费和环境污染；回收利用棉纤维材料是当务之急，棉纤维的主要成分为纤维素，含有大量的碳元素，以废旧棉纤维为原料，制备碳微球是一个废品利用的全新途径。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术情况，以废旧棉纤维为原料，用水热反应法，制备表面含有甲基、羟基和羰基官能团的碳微球，实现废旧棉纤维再利用，并提高碳微球的化学物理性能。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：废旧棉纤维、无水乙醇、氢氧化钠、连二亚硫酸钠、直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠、去离子水，其组合用量如下：以克、毫升为计量单位

废旧棉纤维：(C₆H₁₀O₅)_n    n＝6000～15000   分子结构式：

10g±0.01g

无水乙醇：CH₃CH₂OH                1000ml±10ml

去离子水：H₂O                     6000ml±10ml

氢氧化钠：NaOH                    0.5g±0.001g

连二亚硫酸钠：Na₂S₂O₄             1g±0.001g

直链烷基苯磺酸钠：C₁₈H₂₉O₃SNa     1g±0.001g

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：C₁₃H₂₇O(CH₂CH₂O)₂SO₃Na 0.5g±0.001g

制备方法如下

(1)精选化学物质材料

对制备碳微球使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：质量百分率

废旧棉纤维：  固态固体含碳量：44.44％

无水乙醇：    液态液体        99.5％

去离子水：    液态液体        99.9％

氢氧化钠：    固体粉体        99.9％

连二亚硫酸钠：         固体粉体        99.9％

直链烷基苯磺酸         液态粘稠状液体  99.9％

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 液态凝胶状膏体  99.9％

(2)洗涤废旧棉纤维

①取废旧棉纤维10g±0.01g置于洗涤器内，向洗涤器内加入去离子水300ml、直链烷基苯磺酸1g±0.001g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.4g±0.001g、氢氧化钠0.1g±0.001g，开启洗涤器电源，洗涤30min；

②将洗涤后的废旧棉纤维取出，并放入烧杯内，向烧杯内加入去离子水500ml，用玻璃棒搅拌漂洗5min，漂洗重复进行5次；

③将漂洗后的废旧棉纤维置于干燥箱内，进行干燥处理，干燥温度50℃±2℃，干燥时间120min；

(3)消毒

将洗涤后的废旧棉纤维置于紫外光消毒箱内进行消毒，电压220V，功率40W，消毒时间60min；

(4)剪条

将消毒后的废旧棉纤维剪切成条状，尺寸为2×2mm；