[发明专利]一种利用生物质热解油制备石墨烯的方法及产品

说明书

本发明属于生物质利用领域，并公开了一种利用生物质热解油制备石墨烯的方法及产品。该方法包括将生物质热解油与有机物混合获得混合液，然后将混合液置于金属箔上；在隔绝空气的条件下，对附着有混合液的金属箔进行机械加压，同时将其加热至300℃～400℃并保温预设时间，然后再将其加热至800℃～1200℃并保温预设时间，使得生物质热解油发生热解反应生成石墨烯；待所述热解反应结束后，将制得的所述石墨烯从所述金属箔表面分离。本发明利用生物质热解油容易积碳、结焦的特性，将其置于金属箔上并进行加热加压处理制得石墨烯材料，从而实现了对生物质热解油的高值化利用。

技术领域

本发明属于生物质利用领域，更具体地，涉及一种利用生物质热解油制备石墨烯的方法及产品。

背景技术

随着社会的发展，大量的农林废弃物以及生活废弃物亟待进行无害化处理。与此同时，农林废弃物以及城市生活废弃物是我国生物质能源的重要组成部分,对生物质能源进行高品位利用不仅能缓和我国能源短缺的问题，也能够有效改善环境污染问题。生物质热解油是通过生物质热解产生的可冷凝液体，其密度约在1130kg/m³～1200kg/m³之间,与原始物料的300kg/m³相比，生物质热解油的密度有了极大提高,因此生物质热解油在储存和运输上较原料更方便。

生物质热解油的高品位利用属于生物质高品位利用中非常重要的一部分，也是可再生能源利用中非常重要的部分。目前，对生物质热解油进行转化利用的大多数工艺都包含对生物质热解油进行热处理。例如，生物质热解油的气化、催化裂解、加氢转化、酯化和燃烧等技术路线都需要首先对生物质热解油进行快速加热，以加速生物质热解油的转化。生物质热解油因其组分复杂、热稳定性差等特点，在受热条件下极易产生积碳，因此积碳是生物质热解油热转化利用中所面临的重要挑战。例如，在生物质热解油催化裂解或加氢提质过程中，积碳的形成会堵塞反应器，覆盖催化剂活性位或填充催化剂孔道结构而使催化剂失活，同时降低生物质热解油中有机组分利用率等；在生物质气化反应系统下游，积碳或结焦容易堵塞管道，造成运行事故，增加维护成本；在燃烧过程中，生物质热解油在进入锅炉燃烧前聚合形成的积碳会造成喷嘴堵塞等问题。

另一方面，碳材料是我们生产生活中不可或缺的功能性材料。其中，石墨烯因其优异的性能而备受人们关注，但目前石墨烯的生产存在生产成本高、操作步骤复杂等问题。如何利用生物质热解油热转化过程中积碳这一特性制备功能性碳材料，是实现生物质热解油高值化利用的重要途径。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了一种利用生物质热解油制备石墨烯的方法及产品，其中通过对附着有生物质热解油的金属箔进行加热加压处理，能够制得性能优异的石墨烯材料，因而尤其适用于生物质利用之类的应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种利用生物质热解油制备石墨烯的方法，该方法包括如下步骤：

(a)将待处理的生物质热解油与有机物混合获得混合液，然后将所述混合液置于金属箔上；

(b)在隔绝空气的条件下，对附着有所述混合液的金属箔进行机械加压，同时将其加热至300℃～400℃并保温预设时间，然后再将其加热至800℃～1200℃并保温预设时间，使得所述待处理的生物质热解油发生热解反应生成石墨烯；

(c)待所述热解反应结束后，将制得的所述石墨烯从所述金属箔表面分离。

作为进一步优选地，在步骤(a)中，所述生物质热解油与有机物以19:1～17:3的质量比混合。

作为进一步优选地，在步骤(a)中，所述有机物为含羰基、呋喃环或醛基的有机物。

作为进一步优选地，在步骤(a)中，所述金属箔为Ni箔、Cu箔、Fe箔、CuNi合金箔或FeCu合金箔。