用造紙黑液制備自組裝全碳三維石墨烯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石墨烯新材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用造紙黑液制備自組裝全碳三維石墨烯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]木質(zhì)素是自然界第二大可再生資源，每年以500億噸的質(zhì)量再生，但木質(zhì)素難以被微生物代謝和降解，往往作為生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的廢棄物排放。我國(guó)的造紙工業(yè)主要使用各種木材和草本植物為原料，如楊樹(shù)、桉樹(shù)、蘆葦、麥草和甘蔗渣等。造紙工業(yè)排放大量的腥臭、有毒的黑液，其主要成分是微生物無(wú)法利用的堿木質(zhì)素，據(jù)估計(jì)，我國(guó)造紙工業(yè)每年排放的木質(zhì)素高達(dá)4000萬(wàn)噸。目前處理造紙黑液中的木質(zhì)素的主要方法是與發(fā)電廠的煤粉混合燒掉。我國(guó)目前仍有大量的木質(zhì)素隨未經(jīng)處理的造紙黑液排放，是我國(guó)內(nèi)陸水體的最大污染源之一。另一方面，自從2004年單層的石墨烯被從天然石墨礦中剝離出來(lái)，并發(fā)現(xiàn)石墨烯的多種神奇的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)，石墨烯成為引領(lǐng)世界科技進(jìn)步，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和更新?lián)Q代的動(dòng)力，世界各國(guó)競(jìng)相研究石墨烯的制備和應(yīng)用。為了使昂貴的石墨烯材料大量應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，高質(zhì)量、低成本的石墨烯的制備方法是當(dāng)前石墨烯研究的主要方向。
[0003]檢索到以下有關(guān)利用木質(zhì)素制備石墨稀或者石墨稀材料的制備方法的專利，如下:
1、申請(qǐng)?zhí)?201510537552.0;申請(qǐng)人:華南理工大學(xué);發(fā)明名稱:木質(zhì)素溶液制備石墨烯的方法;摘要:本發(fā)明公開(kāi)了一種木質(zhì)素溶液制備石墨烯的方法。以造紙黑液中提取的木質(zhì)素作為還原劑和穩(wěn)定劑，將木質(zhì)素溶解在堿性溶液中，在加熱條件下與氧化石墨烯水溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，通過(guò)控制反應(yīng)溫度、時(shí)間和木質(zhì)素的濃度，得到穩(wěn)定分散的石墨烯。該過(guò)程操作簡(jiǎn)單，是一種綠色、環(huán)保、快速的石墨烯制備方法，完全符合“綠色化學(xué)”的要求。木質(zhì)素是儲(chǔ)量豐富的天然生物質(zhì)資源，但是大部分作為廢物排放。因此，本發(fā)明不僅為石墨烯的綠色合成提供了一條新思路，更對(duì)資源高值化利用的發(fā)展產(chǎn)生重大意義。
[0004]2、申請(qǐng)?zhí)?201310472057.7;申請(qǐng)人:中南林業(yè)科技大學(xué);發(fā)明名稱:一種以木質(zhì)素為原料制備石墨烯的方法;摘要:本發(fā)明公開(kāi)了一種以木質(zhì)素為原料制備石墨烯的方法，這種方法首先將裝有木質(zhì)素和催化劑的瓷質(zhì)樣品舟放入鉸鏈管式爐中，勻速通入惰性保護(hù)氣體，同時(shí)在爐內(nèi)以恒定的升溫速率將樣品從室溫加熱至目標(biāo)溫度，并在目標(biāo)溫度下保持，待樣品溫度降至室溫時(shí)，將樣品取出，經(jīng)去離子水洗滌、真空抽濾、低溫烘干后，即得石墨烯。本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)便，所得石墨烯品質(zhì)優(yōu)良，且產(chǎn)率可觀。
[0005]3、申請(qǐng)?zhí)?201510517524.2;申請(qǐng)人:蘇州正業(yè)昌智能科技有限公司；發(fā)明名稱:一種基于木質(zhì)素的石墨烯制備方法;摘要:本發(fā)明涉及一種基于木質(zhì)素的石墨烯制備方法，首先將木質(zhì)素溶解于去離子水，配置成質(zhì)量百分比5%-10%的木質(zhì)素水溶液，加入NaOH調(diào)節(jié)pH值=10-12，然后按照10:1-1:1的體積比，將NaOH處理過(guò)的木質(zhì)素水溶液與
0.01-lg/L的氧化石墨烯溶液混合，在120-160°C的溫度下水熱反應(yīng)l_24h，得到石墨烯溶液，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯粉末。本發(fā)明采用堿處理后的木質(zhì)素作為還原劑，通過(guò)水熱反應(yīng)法制備得到石墨烯，綠色環(huán)保、成本低廉、工藝簡(jiǎn)單，并且制備得到的石墨烯具有良好的分散性和穩(wěn)定性。
[0006]4、申請(qǐng)?zhí)?201410781340.2;申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所;發(fā)明名稱:一種石墨烯的制備方法及石墨烯;摘要:本發(fā)明提供一種石墨烯的制備方法，包括以下步驟:A)將生物質(zhì)材料進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理的生物質(zhì)材料，所述生物質(zhì)材料包括農(nóng)林廢棄物、茶葉和海藻類植物中的一種或幾種;B)將金屬催化劑、溶劑和所述步驟A)中的預(yù)處理的生物質(zhì)材料混合，得到負(fù)載有催化劑的生物質(zhì)材料；C)將造孔劑與所述步驟B)得到的負(fù)載有催化劑的生物質(zhì)材料混合，在700?1200°(:下加熱0.5?10小時(shí)，得到石墨烯。本發(fā)明提供的石墨烯的制備方法對(duì)環(huán)境無(wú)污染，并且以生物質(zhì)材料為碳源，碳源的原材料成本低且容易獲得，解決了現(xiàn)有的碳源成本高，不利于大規(guī)模工業(yè)化的缺點(diǎn)。
[0007]5、申請(qǐng)?zhí)?201110048059.4;專利權(quán)人:無(wú)錫第六元素高科技發(fā)展有限公司；發(fā)明名稱:一種利用強(qiáng)堿化學(xué)處理得到高比表面積石墨烯材料的方法;摘要:本發(fā)明涉及一種利用強(qiáng)堿處理得到高比表面積石墨烯材料的方法，屬于石墨烯材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用強(qiáng)堿和碳在高溫下的反應(yīng)，對(duì)熱處理或者微波輻照得到的石墨烯粉末進(jìn)行進(jìn)一步化學(xué)處理，從而快速的、大批量的在石墨烯表面腐蝕出納米量級(jí)的微孔，極大地提高其比表面積。于此同時(shí)，高溫處理可進(jìn)一步還原石墨烯，從而保證得到材料的高導(dǎo)電性。
[0008]6、申請(qǐng)?zhí)?201410783942.1;申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所;發(fā)明名稱:一種石墨烯的制備方法及石墨烯;摘要:本發(fā)明提供了一種石墨烯的制備方法，包括以下步驟:A)將碳源和金屬捕捉劑混合，得到改性碳源，所述碳源包括離子交換樹(shù)脂、淀粉、纖維素和無(wú)定形碳中的一種或幾種;B)將金屬催化劑與所述步驟A)中的改性碳源混合，進(jìn)行吸附，得到吸附有金屬催化劑的碳源;C)將所述步驟B)中的吸附有金屬催化劑的碳源進(jìn)行加熱，得到石墨烯。本發(fā)明提供的制備方法對(duì)環(huán)境無(wú)污染，并且，本發(fā)明提供的制備方法使可用的碳源進(jìn)一步擴(kuò)展至交換容量小的離子交換樹(shù)脂和不易發(fā)生離子吸附或離子交換的纖維素等高分子碳源，得到質(zhì)量較高的石墨烯產(chǎn)品。另外，本發(fā)明提供的制備方法成本低，操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009]7、申請(qǐng)?zhí)?201210484411.3;申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司；發(fā)明名稱:石墨烯及其制備方法;摘要:本發(fā)明屬于電化學(xué)領(lǐng)域，其公開(kāi)了一種石墨烯及其制備方法；該石墨烯的制備方法包括步驟:制備氧化石墨烯懸浮液;制備KOH與氧化石墨烯的混合溶液;制備石墨稀。本發(fā)明的石墨稀制備方法，能夠得到高比表面積的石墨稀，且該制備方法簡(jiǎn)化了操作步驟，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0010]8、申請(qǐng)?zhí)?201110306114.5;專利權(quán)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)；發(fā)明名稱:一種石墨烯、摻雜石墨烯或石墨烯復(fù)合物的制備方法;摘要:本發(fā)明屬于碳材料制備技術(shù)領(lǐng)域，提供一種石墨烯、摻雜石墨烯或石墨烯復(fù)合物的制備方法。該方法采用高嶺土、蒙脫土、蛭石、云母、水鎂石和擬薄水鋁石等片層狀化合物為模板劑，通過(guò)氣相化學(xué)沉積法或液相浸漬法制備得到石墨烯、摻雜石墨烯或石墨烯復(fù)合物。通過(guò)該方法可獲得片層尺寸達(dá)到幾百微米的石墨烯、摻雜石墨烯或石墨烯復(fù)合物，并能夠方便地實(shí)現(xiàn)石墨烯材料的批量制備。
[0011]9、申請(qǐng)?zhí)?201410848242.6;申請(qǐng)人:江蘇江大環(huán)?？萍奸_(kāi)發(fā)有限公司；發(fā)明名稱:一種石墨烯/木質(zhì)素基活性炭的制備方法;摘要:本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，提供了一種石墨烯/木質(zhì)素基活性炭的制備方法，包括I)木質(zhì)素基活性炭的制備，2)混合氧化石墨與活性炭，得到氧化石墨/木質(zhì)素基活性炭復(fù)合物，3)將復(fù)合物通過(guò)堿活化后，高溫裂解還原，制得石墨烯/木質(zhì)素基活性炭復(fù)合材料，4)制備電極片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所得到的石墨烯/木質(zhì)素基活性炭提供了更大的比表面、更小的傳質(zhì)阻力和更優(yōu)異的導(dǎo)電率。此夕卜，所合成的石墨烯/木質(zhì)素基活性炭應(yīng)用于超級(jí)電容的電極材料，在成本和性能上大大優(yōu)于現(xiàn)有的活性炭材料。
[0012]10、申請(qǐng)?zhí)?201410848243.0;申請(qǐng)人:江蘇江大環(huán)?？萍奸_(kāi)發(fā)有限公司；發(fā)明名稱:一種石墨烯/木質(zhì)素基活性炭的應(yīng)用;摘要:本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，提供了一種石墨烯/木質(zhì)素基活性炭的應(yīng)用，包括I)木質(zhì)素基活性炭的制備，2)混合氧化石墨與活性炭，得到氧化石墨/木質(zhì)素基活性炭復(fù)合物，3)將復(fù)合物通過(guò)堿活化后，高溫裂解還原，制得石墨烯/木質(zhì)素基活性炭復(fù)合材料，4)制備電極片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，