[发明专利]一种毛竹制备碳材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种毛竹制备碳材料的制备方法，属于碳材料制备技术领域，该制备方法包括以下步骤：S1、竹基炭的制备：将毛竹茎秆切段，洗涤后干燥，然后通过粉碎装置破碎成颗粒，将粉碎后的毛竹颗粒置于管式炉，在氮气气氛和400‑600℃下煅烧，得到竹基炭；S2、活化产物的制备：将上述制得的竹基炭浸入到KOH溶液中，浸渍活化，得活化产物；S3、碳材料的制备：将上述制得的活化产物置于管式炉，在氮气气氛和600‑800℃下活化，经稀盐酸和蒸馏水洗涤直至溶液呈中性，然后在80℃下进行真空干燥，得到多孔型碳材料，本发明以天然生物质原料毛竹为碳源制备多孔型碳材料，原料来源广泛，产量大，便于大范围推广。

技术领域

本发明涉及碳材料制备技术领域，更具体地说，它涉及一种毛竹制备碳材料的制备方法。

背景技术

碳材料是一种古老而又年轻的材料，即有古老的产品也有现代科学技术进步所创新的产品，新型碳材料主要有活性炭、碳纤维、石墨烯、石墨、纳米碳管、金刚石、富勒烯等。新型碳材料具有密度小、强度大、刚性好、耐高温、抗化学腐蚀、抗辐射、抗疲劳、高导电、高导热、耐烧蚀、热膨胀小、生理相容性好登一系列优异的特性，可应用于冶金、化工、机械、汽车、医疗、环保、建筑日常生活等领域。

传统碳材料多采用含碳量高的石油焦、煤焦等一次性资源制备，存在制备周期长，收率低及污染环境等缺点，而纤维素、半纤维素和木质素等植物材料来源丰富、可再生且环境友好，因此，以松果、油菜籽、燕麦壳、玉米杆等生物质为原料制备碳材料已成为近年研究的热点。

毛竹具有丰富的天然纤维素资源，且相比于松果、油菜籽、燕麦壳、玉米杆等生物质，毛竹具有易繁殖性、生长速度快、成熟期短、产量高等优点。然而，以毛竹为碳源制备碳材料还未得到应用和普及，有鉴于此，本发明提供一种毛竹制备碳材料的制备方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种毛竹制备碳材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种毛竹制备碳材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、竹基炭的制备

将毛竹茎秆切段，每段均成空心筒状，洗涤后干燥，然后通过粉碎装置破碎成颗粒，将粉碎后的毛竹颗粒置于管式炉，在氮气气氛和400-600℃下煅烧2-3h，得到竹基炭；

S2、活化产物的制备

将上述制得的竹基炭浸入到10mol/L的KOH溶液中，在40-60℃的搅拌下浸渍活化2-3h，得活化产物；

S3、碳材料的制备

将上述制得的活化产物置于管式炉，在氮气气氛和600-800℃下活化2-3h，经稀盐酸和蒸馏水洗涤直至溶液呈中性，然后在80℃下进行真空干燥，得到多孔型碳材料。

进一步优选为：在步骤S1中，所述KOH溶液和所述竹基炭的质量比为2-4：1。

进一步优选为：在步骤S1和S3中，所述氮气的流速为0.5-1L/min。

进一步优选为：在步骤S1中，所述粉碎装置包括机体、封孔机构、下片机构、双辊式破碎机构、定位件、切条件和切条气缸；

所述机体上开设有插孔和出料孔，所述封孔机构位于所述机体内且用于封堵所述插孔，所述定位件和所述切条件均位于所述机体内，所述定位件包括前端和后端，所述定位件前端靠近所述插孔，空心筒状的毛竹通过所述插孔插设在所述定位件上，所述切条气缸用于驱动所述述切条件水平移动，以将空心筒状的毛竹切割成条状；

所述下片机构用于带动所述定位件和所述切条件旋转，以使切割下来的条状毛竹向下掉落，并通过所述双辊式破碎机构进行破碎。

进一步优选为：所述定位件包括插片、槽孔和连接环；