一種從植物中提取碳烯材料的方法技術

本發明專利技術公開了一種從植物中提取碳烯材料的方法，包括以下步驟:a.將能夠碳化的植物原料投入充氮氣的真空罐中,500?1800℃下碳化3?6h得到碳塊；b.將得到的碳塊投入高速剪切機中,3800?24000rpm的轉速下剪切為200?500nm粒徑的超細粉；c.將得到的超細粉投入充有氨氣和惰性氣體的容器中,在300?400℃下脫氧4?10h,之后對其進行滲釕改性處理30?180min；d.將滲釕改性處理過的超細粉投入10?50Hz的充有氨氣的低頻振動分離器內進行振動分離得到的半透明片狀粉體。通過本發明專利技術提供的方法不僅能夠制出和石墨烯性質極其相似的碳烯材料，而且使用的原料為可再生的天然植物。

Method for extracting olefinic material from plant

The invention discloses a method for extracting carbon based materials from plants, which comprises the following steps: vacuum tank A. will be able to plant raw materials into carbide nitrogen, 500 1800 C 3 6h carbide carbon block; B. will get the carbon block into the high-speed shearing machine, shearing 24000rpm 3800 the speed is 200 500nm particle size of C. ultrafine powder; ultrafine powders obtained are put into a container filled with ammonia gas and inert gas, in the 300 400 C 4 - 10h, after the infiltration of ruthenium modified 30 180min; D. permeability modification of low frequency vibration separator Ru the superfine powder into 10 50Hz filled with ammonia in translucent sheet powder vibration isolated. The method provided by the invention not only can produce carbon material with extremely similar properties with graphene, but also uses renewable raw natural plants.

【技術實現步驟摘要】
一種從植物中提取碳烯材料的方法
本專利技術屬于石墨烯領域，具體而言，涉及一種從植物中提取碳烯材料的方法。
技術介紹
石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料，是單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯的統稱。石墨烯是已知的最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導熱系數高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約1Ω·m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。石墨烯行業仍在量產摸索階段,主要的制備方法有微機械剝離法、外延生長法、氧化石墨還原法和氣相沉積法，其中氧化石墨還原法由于制備成本相對較低，是主要制備方法。中國專利201310617981.X，公開了一種石墨烯的制備方法極其制備的石墨烯的應用。一種石墨烯的制備方法，具體步驟為：(1)將石墨、濃硫酸、硝酸鈉、高錳酸鉀在冰浴中混合反應2h，然后轉入35℃的水浴中繼續反應12h，然后混合液用去離子水稀釋3倍，加入一定體積的30％H2O2溶液攪拌30min，接著用5％的鹽酸溶液和蒸餾水洗滌，冷凍干燥得到氧化石墨；(2)將步驟(1)的氧化石墨超聲1h分散在N,N二甲基甲酰胺溶液中形成均勻10mg/mL的分散液，并利用水合肼為還原劑在一定溫度下還原氧化石墨烯，經過洗滌干燥得到石墨烯。本方案通過兩步混合反應制備氧化石墨，極大地降低了反應溫度，同時利用水合肼作為還原劑，還原溫度降低。該方法反應條件溫和、操作簡單、方便有效，大幅降低了工業化生產石墨烯的成本，該方法制備的石墨烯電化學性能優異。上述方案中使用的原料主要為石墨，同時現有技術中制備石墨烯的方法中使用的原料大多也為礦物質，而這些原料均為不可再生資源，無法長期持續使用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種從植物中提取碳烯的方法,該方法中使用的原料為天然生長的植物，為完全再生資源，同時制備的碳烯材料為半透明片狀，和現有的石墨烯性能極其相似，硬度大，具有極低地電阻率和極高的電子遷移率，在電子顯微鏡下觀察，其微觀結構和現有的石墨烯結構相同，單層六角的平面網狀結構。為了達到上述目的，具體方案如下：一種從植物中提取碳烯材料的方法，包括以下步驟:a.將能夠碳化的植物原料投入充氮氣的真空罐中,500-1800℃下碳化3-6h得到碳塊；b.將得到的碳塊投入高速剪切機中,在3800-24000rpm的轉速下剪切為200-500nm粒徑的超細粉；c.將得到的超細粉投入充有氨氣和惰性氣體的容器中,在300-400℃下脫氧4-10h,之后對其繼續進行滲釕改性處理30-180min；d.將滲釕改性處理過的超細粉投入10-50Hz的充有氨氣的低頻振動分離器內進行振動分離處理,得到的半透明片狀粉體即為所述碳烯材料。本專利技術通過將選定的植物原料投入充氮氣的真空罐中，高溫碳化后得到碳塊，將該碳塊在高速剪切機中剪切為200-500nm的超細粉，再將得到的超細粉投入氨氣與惰性氣體混合氛圍的容器中脫氧后對其進行滲釕改性處理，之后投入低頻振動分離器中，從低頻振動分離器出風口溢出的半透明片狀粉體為所需的植物碳烯材料。通過本專利技術提供的方法不僅能夠制出和石墨烯性質極其相似的碳烯材料，而且使用的原料為可再生的天然植物。進一步地，步驟a中,所述植物原料為花椒殼,花椒籽,金合歡仔,椰殼中的任一種。進一步地，步驟a中,所述碳化分多次進行，優選地，可以分四次進行。將碳化過程分為四次進行，不僅能夠保證原料完全碳化，同時，能夠去除原料中雜質。進一步地，步驟a中,碳化的溫度為1000-1200℃,碳化時間為3-4h。根據不同原料的特性，其碳化的溫度和時間均不同，優選地花椒殼和花椒籽的碳化溫度為500-800℃，金合歡仔的碳化溫度為1000-1300℃，椰殼的碳化溫度為1100-1800℃。進一步地，步驟c中,氨氣和惰性氣體的體積比為1:5-1:6。所述惰性氣體為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣中的任意一種，優選為氬氣。進一步地，步驟c中,所述容器內氨氣的壓力為0.1-0.3MPa。進一步地，步驟d中,所述低頻振動分離器內氨氣的壓力為常壓。進一步地，步驟d中,在所述低頻振動分離器內分離處理時：打開進風口，出風口設有壓力開關，低頻振動分離器底部的超細粉受震動彈跳,氘燈在其上方照射,當低頻振動分離器內的壓力達到預設值時，壓力開關打開，部分超細粉在從進風口進入的風的攜帶下從出風口溢出，溢出部分為所需要回收的植物碳烯材料。進一步地，步驟d之后還包括對得到的植物碳烯材料進行鈍化處理。從低頻振動分離器中分離溢出的碳烯材料極易被氧化，而且粉末狀不易保存，為了便于大批量保存，可以將得到的碳烯材料進行鈍化處理。進一步地，所述鈍化處理具體為：將得到的植物碳烯材料粉末投入費托反應器內進行鈍化處理,處理的溫度為500-1600℃,壓力15-60MPa,時間30-80min。優選地，經過費托反應器處理的碳烯材料，可以將其制成棒狀管材，不僅不易被氧化，同時便于存放。具體實施方式下面通過具體的實施例子對本專利技術做進一步的詳細描述。實施例1:一種從花椒殼和花椒籽中提取碳烯材料的方法，包括以下步驟:a.將花椒殼和花椒籽投入充氮氣的真空罐中,500℃下碳化4h得到碳塊，碳化過程分四次進行；b.將得到的碳塊投入高速剪切機中,在3800rpm的轉速下剪切為500nm粒徑的超細粉；c.將得到的超細粉投入充有氨氣和氬氣的容器中,氨氣和氬氣的體積比為1:5，氨氣的壓力為0.1MPa，在300℃下脫氧4h,之后對其繼續進行滲釕改性處理30min；d.將滲釕改性處理過的超細粉投入振動頻率為50Hz的充有氨氣的低頻振動分離器內進行振動分離處理,振動分離器內氨氣的壓力為常壓，打開進風口，出風口上設有壓力開關，低頻振動分離器底部的超細粉受震動彈跳,氘燈在其上方照射,當低頻振動分離器內的壓力達到預設值時，壓力開關打開，部分超細粉在從進風口進入的風的攜帶下從出風口溢出，溢出部分為半透明片狀粉體即為花椒碳烯材料；e.將得到花椒碳烯材料投入費托反應器進行鈍化處理，處理的溫度為500℃,壓力20MPa,時間40min，得到花椒棒狀碳烯管材。實施例2一種從金合歡仔中提取碳烯材料的方法，其特征在于，包括以下步驟:a.將金合歡仔投入充氮氣真空罐中,1000℃下碳化5h得到碳塊，碳化分四次進行；b.將得到的碳塊投入高速剪切機中,在14000rpm的轉速下剪切為300nm粒徑的超細粉；c.將得到的超細粉投入充有氨氣和氬氣的容器中,,氨氣和氬氣的體積比為1:6，氨氣的壓力為0.2MPa，在350℃下脫氧6h,之后對其繼續進行滲釕改性處理100min；d.將滲釕改性處理過的超細粉投入振動頻率為30Hz的充有氨氣的低頻振動分離器內進行振動分離處理,其中氨氣壓力為常壓，打開進風口，出風口上設有壓力開關，低頻振動分離器底部的超細粉受震動彈跳,氘燈在其上方照射,當低頻振動分離器內的壓力達本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從植物中提取碳烯材料的方法，其特征在于，包括以下步驟:a.將能夠碳化的植物原料投入充氮氣的真空罐中,500?1800℃下碳化3?6h得到碳塊；b.將得到的碳塊投入高速剪切機中,在3800?24000rpm的轉速下剪切為200?500nm粒徑的超細粉；c.將得到的超細粉投入充有氨氣和惰性氣體的容器中,在300?400℃下脫氧4?10h,之后對其繼續進行滲釕改性處理30?180min；d.將滲釕改性處理過的超細粉投入10?50Hz的充有氨氣的低頻振動分離器內進行振動分離處理,得到的半透明片狀粉體即為所述碳烯材料。

【技術特征摘要】
1.一種從植物中提取碳烯材料的方法，其特征在于，包括以下步驟:a.將能夠碳化的植物原料投入充氮氣的真空罐中,500-1800℃下碳化3-6h得到碳塊；b.將得到的碳塊投入高速剪切機中,在3800-24000rpm的轉速下剪切為200-500nm粒徑的超細粉；c.將得到的超細粉投入充有氨氣和惰性氣體的容器中,在300-400℃下脫氧4-10h,之后對其繼續進行滲釕改性處理30-180min；d.將滲釕改性處理過的超細粉投入10-50Hz的充有氨氣的低頻振動分離器內進行振動分離處理,得到的半透明片狀粉體即為所述碳烯材料。2.根據權利要求1所述的一種從植物中提取碳烯材料的方法，其特征在于，步驟a中,所述植物原料為花椒殼,花椒籽,金合歡仔,椰殼中的任一種。3.根據權利要求1所述的一種從植物中提取碳烯材料的方法，其特征在于，步驟a中,所述碳化分多次進行。4.根據權利要求1所述的一種從植物中提取碳烯材料的方法，其特征在于，步驟a中,碳化的溫度為1000-1200℃,碳化時間為3-4h。5.根據權利要求1所述的一種從植物中提取碳烯材料的方法，其特征在于，步驟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉泳，張英臣，
申請(專利權)人：航天金洲北京能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11