[发明专利]四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法和碳泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳泡沫技术领域，特别涉及一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法和一种碳泡沫的制备方法。

背景技术

碳泡沫是一种由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的具有三维网状结构、呈类海绵状的新型炭质材料，具有低密度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、高强度和隔热好等特点，可作为高导热材料、优质夹层材料、能力存储电极、能量吸收材料、催化剂载体和除臭除味剂等，在化工、航空航天和电子等领域极具应用潜能。与此同时，四氧化三铁碳泡沫复合物也逐渐引起人们的重视，这类材料结合了碳泡沫优异的性能和四氧化三铁的磁性以及催化活性等优点，在催化剂载体、气体吸附分离、重金属离子和有机污染物吸附分离、能源以及光催化降解有机物等方面具有潜在的应用前景。

目前，通常采用浸渍法制备四氧化三铁碳泡沫复合物。以Taegyun Yoon、Changju Chae、Yang-Kook Sun、Xin Zhao和Harold H.Kung等人发表的论文(Journal of Materials Chemistry，2011,21,17325-17330)为例，即是首先制备碳泡沫，然后制备四氧化三铁的前驱体，比如将硝酸铁配制成溶液，再将制备好的碳泡沫加入其中，此时，铁离子会在碳泡沫表面富集，最后经过分离、干燥和煅烧等后处理，就可以得到四氧化三铁碳泡沫复合物。

但是，在上述浸渍法中，往往会除掉没有富集在碳泡沫表面的铁元素，从而导致了原材料的浪费，降低了经济效益。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法和一种碳泡沫的制备方法，本发明提供的四氧化三铁泡沫复合物的制备方法高效、简便，并且能为碳泡沫的制备提供新的途径，更为经济。

本发明提供一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法，包括以下步骤：

将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；

将所述混合物加热至500℃～1000℃，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物。

优选的，所述橡胶颗粒为回收轮胎橡胶颗粒。

优选的，所述铁化合物为铁的氧化物、氢氧化物、络合物和盐类化合物中的一种或多种。

优选的，所述橡胶颗粒的粒径为10微米～5毫米，所述铁化合物的粒径为5纳米～50微米。

优选的，所述混合物包含：

80wt％～99.5wt％的橡胶颗粒；和

0.5wt％～20wt％的铁化合物。

优选的，所述混合采用球磨机进行，所述球磨机的转速为50转/分～100转/分，时间为3分钟～20分钟。

优选的，所述加热时，将所述混合物置于陶瓷坩埚中并加盖。

与现有技术相比，本发明将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；将所述混合物加热至500℃～1000℃，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物。本发明以橡胶颗粒为碳源材料，通过物理混合、燃烧反应，在铁化合物催化橡胶碳化的作用下，简便、高效地制备得到四氧化三铁碳泡沫复合物。本发明采用一步法快速催化橡胶碳化，铁化合物能完全转化成四氧化三铁，附着在碳泡沫表面，由于没有铁化合物的损失，比浸渍法更经济。

同时，本发明也为制备碳泡沫探索出了新的途径。

本发明还提供一种碳泡沫的制备方法，包括以下步骤：

将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；

将所述混合物加热至500℃～1000℃，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物；

将盐酸水溶液或硝酸水溶液加入到所述四氧化三铁碳泡沫复合物中，经放置，得到碳泡沫。

优选的，所述盐酸水溶液或硝酸水溶液的摩尔浓度为0.5mol/L～2.0mol/L。

优选的，所述放置的时间为24小时～48小时。

本发明提供的碳泡沫的制备方法简便、所用时间较短，适于大规模工业化生产。

附图说明

图1为本发明制备的四氧化三铁碳泡沫复合物在低倍下的内部扫描电镜照片；

图2为本发明制备的四氧化三铁碳泡沫复合物在中倍下的内部扫描电镜照片；

图3为本发明制备的四氧化三铁碳泡沫复合物在高倍下的内部扫描电镜照片；

图4为本发明制备的四氧化三铁碳泡沫复合物的表面扫描电镜照片；

图5为本发明制备的碳泡沫在低倍下的内部扫描电镜照片；

图6为本发明制备的碳泡沫的表面扫描电镜照片。

具体实施方式