[发明专利]一种工业废弃碳材料的再利用方法

说明书

本发明公开了一种工业废弃碳材料的再利用方法，属于纳米材料技术领域，该方法通过计算工业废弃碳材料的Cr值：工业废弃碳材料在XPS的C 1s光谱下，sp²碳含量与sp³碳含量的比值；依据C_r值的不同，采用电化学法电解工业废弃碳材料，制备石墨烯碳点或石墨烯。该方法解决当前工业废弃碳材料治理困难且会为环境带来污染的问题，同时为低成本高效制备石墨烯及其碳点提供解决方法，采用绿色的电化学方法将工业废弃碳材料，如聚酰亚胺、聚丙烯腈、沥青等，在简单的热处理后，都可以获得sp²和sp³碳相间的双连续结构，这种结构可以显著的提高石墨烯碳点和石墨烯的制备效率。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种工业废弃碳材料的再利用方法。

背景技术

碳材料逐渐成为了生活中不可或缺的材料，飞机，鱼竿，球拍，三脚架，手机，电脑等设备都需要使用碳材料来导电导热或者增强其力学行为。为了满足这些需求，碳材料正在被大量制备。然而在碳材料的制备过程中，由于生产工艺和产率的原因，会有大约10％的碳材料被浪费掉，而这些废弃的碳材料大部分会采取填埋处理。而且随着碳材料制品走入生活中，人们享受碳材料带来的便利的同时，每年随之而来的也是大量碳材料废品的产生。这些废弃的碳材料难降解，难熔融，会对生态环境带来一定的影响，因此如何处理这些废弃的碳材料成了亟待解决的问题。

石墨烯及其碳点是当前科学研究和工业技术所关心的热点材料，具有优秀的热、电、力、光、催化等性能，然而当前石墨烯和碳点的来源还是来自昂贵的前驱体，尤其是碳点，不仅前驱体昂贵，制备效率也偏低，造成了其无法被大规模制备。而且，对石墨烯来说，它的制备通常采用传统的hummers法的强氧化策略，选用既不清洁也不环保的强氧化剂，这都给环境造成了巨大影响。

发明内容

本发明的目的是解决当前工业废弃碳材料治理困难且会为环境带来污染的问题，同时为低成本高效制备石墨烯及其碳点提供解决方法，提供了一种工业废弃碳材料的再利用方法。该方法采用绿色的电化学方法将工业废弃碳材料，如聚酰亚胺、聚丙烯腈、沥青等，在简单的热处理后，都可以获得sp²和sp³碳相间的双连续结构，这种结构可以显著的提高石墨烯碳点和石墨烯的制备效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种工业废弃碳材料的再利用方法，该方法具体为：首先计算工业废弃碳材料的Cr值，所述Cr值为工业废弃碳材料在XPS的C1s光谱下，sp²碳含量与sp³碳含量的比值；然后依据C_r值的不同，采用电化学法电解工业废弃碳材料，制备石墨烯碳点或石墨烯。

当C_r＜2时，所述工业废弃碳材料用于制备产率小于40％的石墨烯碳点；当2≤C_r＜5.06时，所述工业废弃碳材料用于制备产率为40％-98％的石墨烯碳点，当Cr≥5.06时，所述工业废弃碳材料用于制备产率为60-95％的石墨烯。

进一步地，制备石墨烯碳点时，所述电化学法采用的电解质由硫酸铵、硫酸、氨水、硫酸钠、硫酸钾、氯化铵、硝酸铵、对苯二甲酸中的一种或几种按任意比例混合组成，电解电压为1V-100V。

进一步地，制备石墨烯时，所述石墨烯的制备方法采用的电解质由硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸、磷酸钠、磷酸钾、过硫酸钾、氨水中的一种或几种按任意比例混合组成，电解电压为5V-20V。

进一步地，所述工业废弃碳材料包括聚酰亚胺、聚丙烯腈、沥青或者其对应的工业废品。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)解决了当前大量生产的工业废弃碳材料难处理的难题；