[发明专利]一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法

权利要求书

1.一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，包括以下步骤：

第一步，生物质废料水热处理

将生物质废料置于盛有碱液的水热反应釜中，于120~180℃进行水热反应后，冷却至室温过滤，得第一滤渣；

水热反应釜中的碱液摩尔浓度为2~6mol/L，碱液与生物质废料按体积质量比5-10:1 L/Kg配置；

第一滤渣加水稀释并置于超声波清洗器，进行超声清洗后过滤，得第二滤渣，将第二滤渣烘干，得到预处理的生物质废料；

第二步，碳化处理

将第一步所得预处理的生物质废料，在保护气氛下，加热煅烧，得到碳化料；

第三步，除杂

将第二步所得碳化料在酸溶液中浸泡后过滤，得第三滤渣，第三滤渣用水清洗干净，得到生物质碳；

第四步，高温石墨化

将第三步所得生物质碳在氩气气氛下，以至少20℃/min的升温速率加热至2400℃以上进行高温石墨化，得到生物质少层石墨烯。

2.根据权利要求1所述的一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，其特征在于：

第一步中，

水热反应保温时间4~8h；

超声清洗时，第一滤渣与水按质量体积比2-5:1Kg/ L配置；

超声清洗时间不少于30min；

第二滤渣烘干温度为60-90℃；

第二步中，加热速度为5~10℃/min，煅烧温度为500~900℃，煅烧保温时间1~4h；

保护气氛选自氮气、氩气、氢气、氨气中任意一种；

第三步中，酸溶液的摩尔浓度为0.1~3.0mol/L；室温下浸泡0.5~2h；

第三滤渣用去离子水洗涤至洗液pH为6-8，过滤，得到生物质碳，生物质碳于80~120℃干燥12~24h；

第四步中，

升温速率为20-100℃/min，高温石墨化温度2400-3000℃，保温5 -60min。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，其特征在于：所述的生物质废料是指主要成分为纤维素、半纤维素和木质素的农林废弃物。

4.根据权利要求3所述的一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，其特征在于：所述的农林废弃物为麦秆、稻秆、玉米秆、高粱秆、谷壳、甘蔗渣、木屑、棉秆、竹制品加工废料中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，其特征在于：碱液选自氢氧化钾或氢氧化钠。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，其特征在于：超声清洗时所采用超声波功率为100~200W，频率为40~80KHz。

7.根据权利要求1或2所述的一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，其特征在于：第二步中，保护气体的进气流量为100~400sccm。

8.根据权利要求1或2所述的一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，其特征在于：酸溶液选自盐酸、硝酸或由盐酸与硝酸以任意比例配制的混合酸。

9.根据权利要求1或2所述的一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，其特征在于：高温石墨化时，氩气进气流量为200~500sccm。