[发明专利]一种纳米碳材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米碳材料及其制备方法，涉及特殊性质碳材料制备技术领域，材料为具备多孔结构的纳米碳材料，其孔状结构的孔中或孔壁上具备磁性材料，制备方法包括以下步骤：将壳聚糖溶解于醋酸溶液中得到混合物a，搅拌，得到均一稳定的粘稠透明溶液A，溶液A真空冷冻干燥，得到固化物B；固化物B在惰性气体保护下进行一次焙烧，得到固化物C；将固化物C与六水氯化铁和七水硫酸亚铁混合，调节pH至10‑11，升温搅拌条件下反应；收集反应产物，洗涤后进行二次焙烧，冷却后得到纳米碳材料。本方法安全环保，能够制备出吸附效率的纳米碳材料。

技术领域

本发明涉及特殊性质碳材料制备技术领域，具体涉及一种纳米碳材料及其制备方法。

背景技术

纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子(非碳原子)组成，甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括三种类型：碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球，其中也包括多孔结构的纳米碳气凝胶。

其中，多孔结构纳米碳对有机生物分子及其他生活及工业污水中的多种污染物具有极强的吸附作用，已经被环保领域所重视。

目前大部分用于污水处理或环保领域的纳米碳材料，普遍存在自身附着位点不足的问题，导致污染物吸附及去除效率低、材料用量大、成本高，解决这一问题的重要着眼点之一，是从污染物自身入手，使污染物团聚或通过形成其他更大体积的形式，先增加污染物上纳米碳材料的附着点，来提高纳米碳材料的去除效率。但这类方法仅适用于污染物自身可以被以上述变化为目的进行处理的应用场景，当污染物无法被处理时，就只能通过增加纳米碳材料用量的手段来去除，这也大大限制了纳米碳材料在环保领域的应用。

发明内容

为解决上述现有纳米碳材料的不足，首先，本发明提供一种纳米碳材料，材料特征为具备多孔结构的纳米碳材料，其孔状结构的孔中或孔壁上具备磁性材料。

优选地，上述纳米碳材料中，所述磁性材料来自四氧化三铁。

第二，本发明还提供上述纳米碳材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将壳聚糖溶解于醋酸溶液中得到混合物a，搅拌，得到均一稳定的粘稠透明溶液A，溶液A真空冷冻干燥，得到固化物B；

S2、固化物B在惰性气体保护下进行一次焙烧，得到固化物C；

S3、将固化物C与六水氯化铁和七水硫酸亚铁混合，调节pH至10-11，升温搅拌条件下反应；

S4、收集反应产物，洗涤后进行二次焙烧，冷却后得到纳米碳材料。

优选地，S1在搅拌前向混合物a中添加三价铁盐溶液。

优选地，上述三价铁盐为六水合氯化铁和/或硝酸铁。

优选地，上述添加三价铁盐溶液，铁元素的质量与S1所得固化物B的质量比为1:(30-70)。

优选地，S1所述醋酸溶液浓度为1wt％-4wt％。

优选地，S1所述壳聚糖溶于所述醋酸溶液中的质量分数为2wt％-4wt％。

优选地，S1所述真空冷冻干燥包括：先将溶液A于-75℃冷冻10-12h，再真空冷冻干燥除去水分或其他多余溶剂。

优选地，S2所述一次焙烧，焙烧温度为700-800℃，升温速率为3-5℃/min，焙烧时间为2-5h。

优选地，S3所述固化物C、六水氯化铁和七水硫酸亚铁的质量比为(9-10)：(5-6)：(2-3)。

优选地，S3所述反应温度为60-70℃，反应时间3-5h。

优选地，S3所述调节pH所用的试剂为氨水、氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。