四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法和碳泡沫的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法，包括以下步骤：将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；将所述混合物加热至500℃～1000℃，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物。本发明专利技术以橡胶颗粒为碳源材料，通过物理混合、燃烧反应，在铁化合物催化橡胶碳化的作用下，简便、高效地制备得到四氧化三铁碳泡沫复合物。本发明专利技术采用一步法快速催化橡胶碳化，铁化合物能完全转化成四氧化三铁，附着在碳泡沫表面，由于没有铁化合物的损失，比浸渍法更经济。本发明专利技术优选采用回收轮胎橡胶颗粒作为碳源，也更为经济、环保。本发明专利技术还提供了一种碳泡沫的制备方法，简便易行。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法，包括以下步骤：将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；将所述混合物加热至500℃～1000℃，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物。本专利技术以橡胶颗粒为碳源材料，通过物理混合、燃烧反应，在铁化合物催化橡胶碳化的作用下，简便、高效地制备得到四氧化三铁碳泡沫复合物。本专利技术采用一步法快速催化橡胶碳化，铁化合物能完全转化成四氧化三铁，附着在碳泡沫表面，由于没有铁化合物的损失，比浸渍法更经济。本专利技术优选采用回收轮胎橡胶颗粒作为碳源，也更为经济、环保。本专利技术还提供了一种碳泡沫的制备方法，简便易行。【专利说明】四氧化三铁碳泡沬复合物的制备方法和碳泡沬的制备方法
本专利技术涉及碳泡沫
，特别涉及一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法和一种碳泡沫的制备方法。
技术介绍
碳泡沫是一种由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的具有三维网状结构、呈类海绵状的新型炭质材料，具有低密度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、高强度和隔热好等特点，可作为高导热材料、优质夹层材料、能力存储电极、能量吸收材料、催化剂载体和除臭除味剂等，在化工、航空航天和电子等领域极具应用潜能。与此同时，四氧化三铁碳泡沫复合物也逐渐引起人们的重视，这类材料结合了碳泡沫优异的性能和四氧化三铁的磁性以及催化活性等优点，在催化剂载体、气体吸附分离、重金属离子和有机污染物吸附分离、能源以及光催化降解有机物等方面具有潜在的应用前景。目前，通常采用浸溃法制备四氧化三铁碳泡沫复合物。以Taegyun YooruChangjuChae、Yang-Kook Sun、Xin Zhao和Harold H.Kung等人发表的论文(Journal of MaterialsChemistry, 2011, 21, 17325-17330)为例，即是首先制备碳泡沫，然后制备四氧化三铁的前驱体，比如将硝酸铁配制成溶液，再将制备好的碳泡沫加入其中，此时，铁离子会在碳泡沫表面富集，最后经过分离、干燥和煅烧等后处理，就可以得到四氧化三铁碳泡沫复合物。但是，在上述浸溃法中，往往会除掉没有富集在碳泡沫表面的铁元素，从而导致了原材料的浪费，降低了经济效益。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法和一种碳泡沫的制备方法，本专利技术提供的四氧化三铁泡沫复合物的制备方法高效、简便，并且能为碳泡沫的制备提供新的途径，更为经济。本专利技术提供一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法，包括以下步骤:将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；将所述混合物加热至500°C?1000°C，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物。优选的，所述橡胶颗粒为回收轮胎橡胶颗粒。优选的，所述铁化合物为铁的氧化物、氢氧化物、络合物和盐类化合物中的一种或多种。优选的，所述橡胶颗粒的粒径为10微米?5毫米，所述铁化合物的粒径为5纳米?50微米。优选的，所述混合物包含:80wt%?99.5wt%的橡胶颗粒；和0.5wt %?20wt %的铁化合物。优选的，所述混合采用球磨机进行，所述球磨机的转速为50转/分?100转/分，时间为3分钟?20分钟。优选的，所述加热时，将所述混合物置于陶瓷坩埚中并加盖。与现有技术相比，本专利技术将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；将所述混合物加热至500°C?1000°C，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物。本专利技术以橡胶颗粒为碳源材料，通过物理混合、燃烧反应，在铁化合物催化橡胶碳化的作用下，简便、高效地制备得到四氧化三铁碳泡沫复合物。本专利技术采用一步法快速催化橡胶碳化，铁化合物能完全转化成四氧化三铁，附着在碳泡沫表面，由于没有铁化合物的损失，比浸溃法更经济。同时，本专利技术也为制备碳泡沫探索出了新的途径。本专利技术还提供一种碳泡沫的制备方法，包括以下步骤:将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；将所述混合物加热至500°C?1000°C，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物；将盐酸水溶液或硝酸水溶液加入到所述四氧化三铁碳泡沫复合物中，经放置，得到碳泡沫。优选的，所述盐酸水溶液或硝酸水溶液的摩尔浓度为0.5mol/L?2.0mol/L。优选的，所述放置的时间为24小时?48小时。本专利技术提供的碳泡沫的制备方法简便、所用时间较短，适于大规模工业化生产。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术制备的四氧化三铁碳泡沫复合物在低倍下的内部扫描电镜照片；图2为本专利技术制备的四氧化三铁碳泡沫复合物在中倍下的内部扫描电镜照片；图3为本专利技术制备的四氧化三铁碳泡沫复合物在高倍下的内部扫描电镜照片；图4为本专利技术制备的四氧化三铁碳泡沫复合物的表面扫描电镜照片；图5为本专利技术制备的碳泡沫在低倍下的内部扫描电镜照片；图6为本专利技术制备的碳泡沫的表面扫描电镜照片。【具体实施方式】为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术公开了一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法，包括以下步骤:将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；将所述混合物加热至500°C?1000°C，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物。本专利技术属于合成四氧化三铁碳泡沫复合物的
，简便、高效，易于实施，在成本等方面比其他方法具有优势。本专利技术实施例首先将橡胶颗粒和铁化合物混合，所述混合优选采用球磨机进行，即，将橡胶颗粒和铁化合物加入球磨机中，搅拌均匀，得到混合物。本专利技术以橡胶颗粒为碳源材料，所述橡胶颗粒可以为天然橡胶颗粒、合成橡胶颗粒，也可以为商业化的回收橡胶颗粒，如回收轮胎橡胶颗粒。所述橡胶颗粒的粒径优选为IO微米?5毫米，更优选为30微米?3毫米。本专利技术优选采用回收轮胎橡胶颗粒作为碳源，在中国，每年废旧轮胎橡胶的产量就高达500万吨，这样相比其他碳源，其来源极其丰富、广泛，价格低廉；并且，利用这些回收的轮胎橡胶，不仅可以解决日益严重的环境问题，而且可以为回收轮胎橡胶的再利用、四氧化三铁-碳泡沫复合物以及碳泡沫的制备提供新的途径。在本专利技术中，常见的回收轮胎来自卡车、汽车和自行车等。一般地，回收轮胎橡胶颗粒的主要成分包括天然橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、炭黑、硫化物和氧化锌等。具体的，所述回收轮胎橡胶颗粒包含:60wt%?66wt%的橡胶；25wt%?36wt %的炭黑；和O?IOwt %的其他填料。本专利技术采用铁化合物催化橡胶颗粒碳化，并使四氧化三铁和碳泡沫相复合。所述铁化合物优选为铁的氧化物、氢氧化物、络合物和盐类化合物中的一种或多种。所述铁的氧化物如黑色的氧化亚铁、黑色磁性的氧化铁(即四氧化三铁)和红褐色的三氧化二铁等；所述铁的氢氧化物如白色的氢氧化亚铁和红褐色的氢氧化铁等；所述铁的络合物如二茂铁等；所述铁的盐类化合物如硝酸铁、硫酸铁和氯化铁等。所述铁的化合物可以是这些铁化合物的其中一种，也可以是这些铁化合物的混合物。本专利技术采用的铁化合物易得，成本低，利于应用。在本专利技术中，所述铁化合物的粒径优选为5纳米?50微米，更优选为10纳米?30微米。在本专利技术的一个实施例中，所述橡胶颗粒的粒径优选为10微米?5毫米，所述铁化合物的粒径优选为5纳米?50微米。将铁化合物与橡胶颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四氧化三铁碳泡沫复合物的制备方法，包括以下步骤：将橡胶颗粒与铁化合物混合，得到混合物；将所述混合物加热至500℃～1000℃，直至无火焰产生，得到四氧化三铁碳泡沫复合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐涛，龚江，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22