本發(fā)明涉及納米材料技術領域，特別是涉及一種滸苔碳納米材料的制備方法。

背景技術：

滸苔屬綠藻門石莼目石莼科植物，生長在潮間帶，在我國野生藻類中資源豐富，尤其在東部沿海一帶分布廣泛。滸苔生長速度快，滸苔細胞中含有豐富粗纖維的蛋白質，不僅可利用在食品和飼料領域，還可以成為植物制備高檔紡織原料；滸苔細胞中還含有大量的殼聚糖，對革蘭氏陰、陽菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌和霉菌等均有較強的抗菌性；滸苔中含有豐富的纖維素、半纖維素和木質素，研究發(fā)現(xiàn)，以滸苔為主要原料制成的滸苔纖維紗布，能夠保持創(chuàng)面的濕潤環(huán)境，降低二次感染；滸苔中富含纖維素，纖維素結晶度較小，是極為理想的納米纖絲化纖維素的前驅體；而且，滸苔中的一些凝膠因子能夠與親水基團結合的“自由水”成為氧氣傳遞的通道，纖維內的分子骨架的空穴也便于氧氣的進入，在紡織物中引入滸苔可以增加紡織物的高透氧性。因此，現(xiàn)在急需對此類生物質資源進行加工，作為天然環(huán)保原料開發(fā)新型材料，從而有望使?jié)G苔這一海洋“綠潮”污染的“元兇”成為一種制造新納米材料的理想原材料。

碳是化學穩(wěn)定性極好的物質，在常溫和普通環(huán)境下適用，幾乎呈化學惰性，而且，碳也是元素周期表中唯一具有從零維到三維同素異形體的元素，其獨特的性質和多種多樣的形態(tài)吸引著科學家們廣泛的關注與研究。碳納米材料的結構、維度、形貌、尺寸等因素對它們的性能有著重要影響。因而，碳納米材料的調控合成是碳納米技術發(fā)展的重要組成部分，也是探索碳納米材料性能及應用研究的基礎。碳納米材料的合成方法有很多，但是最常采用的方法有以下四種：激光蒸發(fā)法、電弧放電法、化學氣相沉積法以及溶劑熱合成方法。

現(xiàn)有技術中碳納米材料的合成方法，存在不夠環(huán)保、合成溫度較高、對反應設備要求較高、生產成本較高、原材料價格高等不足。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷或不足，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出了一種滸苔碳納米材料的制備方法，該制備方法提出了一種新型的生物質碳材料的制備方法，原料豐富、制備工藝簡單、無污染、可量化生產。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種滸苔碳納米材料的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將滸苔采集后挑揀除雜，洗凈、冷凍干燥后粉碎過篩，制得50-100目的滸苔粉末；

(2)取所述滸苔粉末于惰性氣體氣氛、200-800℃條件下煅燒至黑色，煅燒時間為30-60min，得預碳化產物；

(3)向所述預碳化產物中加入活性劑，在溫度為30-50℃、攪拌速度為50-300r/min的條件下攪拌4-10h，得到前驅體；將所述前驅體于50-100℃條件下干燥6-12h，得到中間產物；

(4)將所述中間產物進行熱處理，得到產物I；

(5)采用酸浸法處理產物I，然后用蒸餾水洗至中性，最后在60-150℃的條件下烘干6-10h或40-80℃的真空條件下干燥6-10h，即得滸苔碳納米材料。

優(yōu)選的，所述惰性氣體為氮氣或氬氣中的一種。

優(yōu)選的，所述活性劑為高錳酸鉀或五氧化二磷中的一種。

優(yōu)選的，所述預碳化產物與活性劑的添加比例為1∶1-5。

優(yōu)選的，所述熱處理的條件為，10-20℃/min的升溫速率下升溫至600-1400℃，30-200mL/min的惰性氣體流量下加熱0.5-6h。

優(yōu)選的，酸浸法中采用10-30％的鹽酸或者30-60％的硫酸中的一種。

與現(xiàn)有技術方案相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明直接以滸苔為原料，不僅有利于保護環(huán)境，還擴大滸苔的利用空間，實現(xiàn)了廢棄生物質再利用，變廢為寶，降低了生產成本，符合國家大力發(fā)展天然廢棄物生物質新材料和國家海洋經(jīng)濟發(fā)展政策的要求，提高了滸苔的打撈與加工業(yè)的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。

2、本發(fā)明中滸苔原料來源廣泛，原料成本低廉，環(huán)保綠色、安全性高，可生物降解，生物相容性好，不會給環(huán)境帶來污染，更好地合理運用滸苔自身優(yōu)質資源，具有廣泛應用前景。

3、本發(fā)明利用滸苔制備碳納米材料，提出了一種新型的生物質碳材料的制備方法，原料豐富、制備工藝簡單、無污染、可量化生產。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1：

一種滸苔碳納米材料的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將滸苔采集后挑揀除雜，洗凈、冷凍干燥后粉碎過篩，制得100目的滸苔粉末；

(2)取所述滸苔粉末于氮氣氣氛、200℃條件下煅燒至黑色，煅燒時間為60min，制得預碳化產物；

(3)按照1∶1的重量比向所述預碳化產物中加入高錳酸鉀，在溫度為50℃、攪拌速度為50r/min的條件下攪拌4h，得到前驅體；將所述前驅體于50℃條件下干燥6h，得到中間產物；

(4)將所述中間產物進行熱處理，得到產物I，所述熱處理的條件為，在10℃/min的升溫速率下升溫至600℃，然后在30mL/min的惰性氣體流量下加熱0.5h；

(5)使用10-30％的鹽酸采用酸浸法處理產物I，然后用蒸餾水洗至中性，最后在60℃的條件下烘干10h，即得到1000nm的滸苔碳納米材料。

實施例2：

與實施例1不同的是，一種滸苔碳納米材料的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將滸苔采集后挑揀除雜，洗凈、冷凍干燥后粉碎過篩，制得50目的滸苔粉末；

(2)取所述滸苔粉末于氬氣氣氛、800℃條件下煅燒至黑色，煅燒時間為60min，制得預碳化產物；

(3)按照1∶5的重量比向所述預碳化產物中加入五氧化二磷，在溫度為50℃、攪拌速度為300r/min的條件下攪拌10h，得到前驅體；將所述前驅體于100℃條件下干燥12h，得到中間產物；

(4)將所述中間產物進行熱處理，得到產物I，所述熱處理的條件為，在20℃/min的升溫速率下升溫至1400℃，然后在200mL/min的惰性氣體流量下加熱6h；

(5)使用30-60％的硫酸采用酸浸法處理產物I，然后用蒸餾水洗至中性，最后在80℃的真空條件下干燥6h，即得到50nm的滸苔碳納米材料。

實施例3：

與實施例1和2不同的是，一種滸苔碳納米材料的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將滸苔采集后挑揀除雜，洗凈、冷凍干燥后粉碎過篩，制得70目的滸苔粉末；

(2)取所述滸苔粉末于氬氣氣氛、650℃條件下煅燒至黑色，煅燒時間為30min，制得預碳化產物；

(3)按照1∶3的重量比向所述預碳化產物中加入五氧化二磷，在溫度為30℃、攪拌速度為250r/min的條件下攪拌8h，得到前驅體；將所述前驅體于85℃條件下干燥10h，得到中間產物；

(4)將所述中間產物進行熱處理，得到產物I，所述熱處理的條件為，在15℃/min的升溫速率下升溫至1000℃，然后在100mL/min的惰性氣體流量下加熱3h；

(5)使用48％的硫酸采用酸浸法處理產物I，然后用蒸餾水洗至中性，最后在150℃的條件下烘干6h，即得到400nm的滸苔碳納米材料。

實施例4：

與實施例1-3不同的是，一種滸苔碳納米材料的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將滸苔采集后挑揀除雜，洗凈、冷凍干燥后粉碎過篩，制得85目的滸苔粉末；

(2)取所述滸苔粉末于氬氣氣氛、500℃條件下煅燒至黑色，煅燒時間為45min，制得預碳化產物；

(3)按照1∶4.5的重量比向所述預碳化產物中加入高錳酸鉀，在溫度為30℃、攪拌速度為250r/min的條件下攪拌8h，得到前驅體；將所述前驅體于65℃條件下干燥11h，得到中間產物；

(4)將所述中間產物進行熱處理，得到產物I，所述熱處理的條件為，在13℃/min的升溫速率下升溫至800℃，然后在150mL/min的惰性氣體流量下加熱4.5h；

(5)使用20％的鹽酸采用酸浸法處理產物I，然后用蒸餾水洗至中性，最后在40℃的真空條件下干燥10h，即得到650nm的滸苔碳納米材料。

以上所述僅為發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。