[发明专利]一种纳米炭的制备方法

说明书

本发明公开一种纳米炭的制备方法，属于材料制备技术领域。本发明所述方法为将天然无烟煤粉碎到200~300目，备用；将粉碎后的无烟煤和分散剂加入到去离子水中，然后加入高锰酸钾为强氧化剂得到混合物，在混合物中分散剂的质量百分百比为5~8%；高锰酸钾的的质量百分百比为10~15%；将混合物放入湿式行星球磨机中进行球磨，得到纳米氧化炭。按还原剂和纳米氧化炭质量比为0.01~0.05:1的比例在纳米氧化炭中添加还原剂，所述还原剂为葡萄糖、羧甲基纤维素钠（CMC）和硼氢化钠（BH₄Na）的混合物，其中葡萄糖、羧甲基纤维素钠、硼氢化钠的质量比:4~6:2~3:0.5~1；得到的混合物放入超声波条件下，同时照射紫外光得到纳米炭。

技术领域

本发明涉及一种纳米炭的制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

石墨烯独特的结构性能赋予其优异的化学物理性能，因此在电源材料、复合材料、传感器、晶体管等多个领域具有良好的应用前景。特别是将石墨烯加入到聚合物基体中，其独特的电学、热学和机械性能将赋予复合材料优异的性能，也将产生一-系列具有增强性能的新材料。例如，在聚合物中加入少量的功能化石墨烯，其玻璃化温度、弹性模量、强度和热稳定性均得到明显提高，并可以使原本不导电的高分子材料成为导电材料或者半导体材料，大大扩宽了高分子材料的应用领域。目前，石墨烯导电油墨、石墨烯导电胶粘剂、石墨烯抗静电涂料等已经逐渐产业化。

传统热的氧化石墨烯利用水热合成的方式，需要高温高压；化学液相还原法要用到水合肼这样的剧毒还原剂；电化学还原法对设备要求高控制过程复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米炭的制备方法，超声辅助紫外还原法设备简单，可操作性强；还原制备过程无有害物质产生、绿色环保、且重复性好，制备周期短，得到纳米炭的水分散液可直接用于水性材料中；具体包括以下步骤：

（1）将天然无烟煤粉碎到200~300目，备用。

（2）将粉碎后的无烟煤和分散剂加入到去离子水中，然后加入高锰酸钾为强氧化剂得到混合物，在混合物中分散剂的质量百分百比为5~8%；高锰酸钾的的质量百分百比为10~15%。

（3）将混合物放入湿式行星球磨机中进行球磨，得到纳米氧化炭。

（4）按还原剂和纳米氧化炭质量比为0.01~0.05:1的比例在纳米氧化炭中添加还原剂，所述还原剂为葡萄糖、羧甲基纤维素钠（CMC）和硼氢化钠（BH₄Na）的混合物，其中葡萄糖、羧甲基纤维素钠、硼氢化钠的质量比(4~6):( 2~3):(0.5~1)。

（5）将步骤（1）得到的混合物放入超声波条件下，同时照射紫外光得到纳米炭。

优选的，本发明所述分散剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)或者N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。

优选的，本发明球磨过程的条件为：抽真空后通入惰性气体，球磨过程中转速为200-400转/min，球料比10:1-20:1，球磨时间20-100h。

优选的，本发明所述天然无烟煤为云南昭通地区无烟煤。

优选的，本发明所述超声波频率为200~500Hz。

优选的，本发明所述紫外光波长为100~400nm。

本发明的原理：

水在紫外光照射下发生电离，产生了水合电子：

e^- + nH₂O →e_aq^-，