[发明专利]一种由甘蔗渣制备高比表面积氮气碳分子筛的方法

说明书

本发明公开了一种由甘蔗渣制备高比表面积氮气碳分子筛的方法，采用的原材料是甘蔗渣，其来源广泛，而且价格低廉；制备的碳分子筛孔径均匀、比表面积高，通过调节孔径，适合氮气制备，是一种甘蔗渣的新型利用方法。

技术领域

本发明涉及一种分子筛的制备方法，属于碳素材料领域，尤其涉及一种由甘蔗渣制备高比表面积氮气碳分子筛的方法。

背景技术

碳分子筛是一种炭质多孔材料，属于活性炭的一种。其空洞主要由1nm以下的微孔和少量大孔组成，孔径分布较窄，约在0.5-1.0nm左右。而普通活性炭除了微孔之外，还有大量的中孔和大孔，平均孔径在2nm左右。碳分子筛的孔为狭缝型。可用于制备碳分子筛的原料非常广泛，从天然产物到高分子聚合物都可以用来制造碳分子筛。其中最主要的三种是煤、木材、果壳，没有见到采用甘蔗渣为原料制备碳分子筛的报道。

上海交通大学在中国发明专利CN1472134A中公开了一种由苹果渣制备碳分子筛的方法，但是该方法制备的碳分子筛的孔径为6.2-10埃，孔径的大小和孔径的范围远大于氮气分子筛的要求。

甘蔗是制糖的主要原料之一。经过榨糖之后剩下的甘蔗渣，约有50%的纤维可以用来造纸。不过，其中尚有部分蔗髓（髓细胞）没有交织力，制浆过程前应予除去。 甘蔗渣纤维长度约为0.65－2.17mm，宽度是21－28μm。其纤维形态虽然比不上木材和竹子，但是比稻、麦草纤维则略胜一筹。 浆料可以配入部分木浆后，抄制胶版印刷纸、水泥袋纸等。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种由甘蔗渣制备高比表面积氮气碳分子筛的方法。

一种由甘蔗渣制备高比表面积氮气碳分子筛的方法，包括如下步骤：

步骤一：对甘蔗渣进行简单的清洗后，将其机械粉碎至1-3mm，，通过蒸汽加热至190-260℃，维持2-5min，然后在0.1-1s时间内瞬间释放压力，使甘蔗渣细胞壁纤维膨化，得到膨化甘蔗渣备用；

步骤二：将膨化甘蔗渣浸泡于10-15倍体积的酶溶液在pH4-5、90-100℃下水解15-25min；

步骤三：在溶液中加入微量富勒烯，并将溶液在频率为25-35KHz的超声波下处理30-40min，过滤，收集滤液；

步骤四：加入乙醇使其在滤液中的浓度至80-90％，沉淀出甘蔗渣多糖固体，并真空干燥，得到甘蔗渣多糖固体；

步骤五：将甘蔗渣多糖固体放入碳化炉中，将原材料在平面上自然铺放，将温度升至炭化温度，炭化得到碳分子筛；

步骤六：将碳分子筛置于转炉内，在氮气保护状态下升温至950-1000℃，在氮气保护状态下通入苯对碳分子筛进行孔径调整，得氮气碳分子筛。

优选的，所述的富勒烯为足球烯C60，加入量为甘蔗渣重量的0.03-0.08%。

C60是一种碳原子簇，由14C标记。它由60个碳原子构成像足球一样的32面体，包括20个六边形，12个五边形。这60个C原子在空间进行排列时，形成一个化学键最稳定的空间排列位置，恰好与足球表面格的排列一致。由于这个结构的提出是受到建筑学家富勒(Buckminster Fuller）的启发。富勒曾设计一种用六边形和五边形构成的球形薄壳建筑结构。因此科学家把C60叫做足球烯，也叫做富勒烯(Fullerence)。

C60分子的直径约为7.1埃,微量加入到多糖固体中，可以使多糖分子以其为模板，得到粒径更好分散，比表面积更高的碳分子筛。

优选的，所述的酶包括纤维素酶、木瓜蛋白酶和果胶酶。

优选的，所述的酶的总重量为甘蔗渣重量的0.05-0.2%。

优选的，所述的碳化温度为950-1000℃。