一种以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米碳纤维的制备方法，特别涉及一种以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法。一种以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法，包括如下步骤：(1)制备具有催化活性的金属样品；(2)将步骤(1)中所得的具有催化活性的金属样品至于酸性溶液当中，并用超声处理0.5‑3h后，将溶液过滤，并用乙醇或去离子水漂洗滤渣，至pH值为7.0，之后收集滤渣，干燥，即得纳米碳纤维。本发明专利技术的以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法使用的原料价格低廉，有助于烟草在其他新兴产业的应用，且通过此种方法制备的碳纳米纤维，制备过程较为简单和安全。

A method for preparing carbon nanofibers from tobacco

The invention relates to a preparation method of carbon nanofibers, in particular to a method for preparing carbon nanofibers from tobacco as raw materials. A method for preparing nano carbon fiber as a raw material for tobacco, which comprises the following steps: (1) metal sample preparation with catalytic activity; (2) the step (1) with catalytic activity of metal samples obtained in the acidic solution, and 0.5 3H by ultrasound after filtering the solution with ethanol or deionized water, and rinse residue, until the pH value is 7, after collecting a residue, drying to obtain nano carbon fiber. The method of preparing carbon nanofibers with tobacco as raw material is inexpensive, and is helpful for tobacco in other emerging industries. The preparation process of carbon nanofibers through this method is simple and safe.

【技术实现步骤摘要】
一种以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法
本专利技术涉及一种纳米碳纤维的制备方法，特别涉及一种以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法。
技术介绍
纳米碳纤维是一种过渡形态的碳材料，它具有诸多优良的性能，例如具有较好的导电能力、机械强度、导热能力、大比表面积等，其性能类似于石墨。对于酸碱等化学侵蚀具有强的稳定性，从发现之初到现在引起了人们的广泛关注，其应用广泛，例如航空航天、催化剂、机械工业、体育器材、日常生活用品等等许多生活领域。世界各地的实验已合成出不同形貌的纳米碳纤维，纳米碳纤维最常用的合成方法是通过催化热解烃类气体进行制备和合成，由于气相生长过程非常复杂，涉及到很多的反应，因此采取不同的反应参数不仅仅可控制其半径的大小、长度等，而且纳米碳纤维的生产形貌也有很大的差异，如晶须状、分枝状、双向状、多向状、螺旋形、螺线形等。在用烃类气体制备纳米碳纤维过程中，由于烃类气体具有可燃性，在制备过程中具有一定的危险性，寻找新的原料和合成方法是很有前景和必要的。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法。本专利技术所提供的技术方案是：一种以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法，包括如下步骤：(1)准备两台炉子，分别为炉子1和炉子2，在炉子1中放入一定质量的经过干燥的烟草，在炉子2中放入具有催化活性的金属样品，将炉子1的排气端与炉子2的进气端相连，将炉子1的进气端接入惰性气体，以使炉子1和炉子2内都处于惰性氛围；之后加热两台炉子，炉子1和炉子2的加热的最高温度分别为300-600℃和500-800℃，升温速度为0.5-10℃/min，降温后取出具有催化活性的金属样品；(2)将步骤(1)中所得的具有催化活性的金属样品至于酸性溶液当中，并用超声波清洗机处理0.5-3h后，将溶液过滤，并用乙醇或去离子水漂洗滤渣，至pH值为7.0，之后收集滤渣，干燥，即得纳米碳纤维。作为优选，步骤(1)中所述的两台炉子为有进气和排气口且可以程序控温的炉子。作为优选，步骤(1)中所述的具有催化活性的金属样品。作为优选，所述的具有催化活性的金属样品为铁、钴、镍和铜中的至少一种。作为优选，所述的具有催化活性的金属样品为纳米颗粒或宏观尺度的金属。作为优选，步骤(1)中所述的惰性气体为氮气、氩气或氦气。作为优选，所述的惰性气体的通气速率为0.01-10ml/min。作为优选，步骤(1)中所述的炉子1的温度在达到300℃时，炉子2的温度已经达到500℃。作为优选，步骤(2)中所述的酸性溶液为硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液、乙酸溶液或甲酸溶液。作为优选，步骤(2)中所述的酸性溶液的浓度为0.1-1M。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法使用的原料价格低廉，有助于烟草这种传统作物在其他新兴产业的应用，且通过此种方法制备的碳纳米纤维的方法较为简单和安全。附图说明图1为实施例1所制备的碳纳米纤维的扫描电镜图，图例为300nm；图2为实施例1所制备的碳纳米纤维的扫描电镜图，图例为500μm；图3为实施例1所制备的碳纳米纤维的扫描电镜图，图例为1μm；图4为实施例1所制备的碳纳米纤维的扫描电镜图，图例为5μm。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。实施例1：一种以烟草为原料制备碳纳米纤维的方法，操作步骤如下：(1)准备两台管式炉，分别为炉子1和炉子2，将5g经过干燥的烟草放入炉子1中，将面积为1cm2的泡沫镍放入炉子2中，将炉子1的排气口与炉子2的进气口相连接，将炉子1的进气口接入氮气，氮气的通气速率为1ml/min，两台炉子同时开始加热，炉子1以2℃/min升温到240℃，之后再以2.6℃/min升温到500℃，保温1个小时后停止加热，自然降温。炉子2以5℃/min升温到600℃，之后再以2℃/min升温到800℃，保温1小时后停止加热，自然降温，打开炉子2，取出泡沫镍。(2)将步骤1中的泡沫镍放入1摩尔的盐酸水溶液当中，并放入超声波清洗机处理30分钟，之后取出泡沫镍，将溶液抽滤，并用去离子水清洗滤渣至中性，之后收集滤渣并干燥，即得碳纳米纤维。实施例2：一种以烟草为原料制备碳纳米纤维的方法，操作步骤如下：(1)准备两台管式炉，分别为炉子1和炉子2，将5g经过干燥的烟草放入炉子1中，将面积为1cm2的泡沫镍放入炉子2中，将炉子1的排气口与炉子2的进气口相连接，将炉子1的进气口接入氮气，氮气的通气速率为1毫升/分钟，两台炉子同时开始加热，炉子1以2℃/min升温到500℃，保温1个小时后停止加热，自然降温。炉子2以4℃/min升温到600℃，之后再以2℃/min升温到800℃，保温1小时后停止加热，自然降温，打开炉子2，取出泡沫镍。(2)将步骤1中的泡沫镍放入1摩尔的盐酸水溶液当中，并放入超声波清洗机处理3h，之后取出泡沫镍，将溶液抽滤，并用去离子水清洗滤渣至中性，之后收集滤渣并干燥，即得碳纳米纤维。实施例3：一种以烟草为原料制备碳纳米纤维的方法，操作步骤如下：(1)准备两台管式炉，分别为炉子1和炉子2，将5g经过干燥的烟草放入炉子1中，将面积为1cm2的泡沫镍放入炉子2中，将炉子1的排气口与炉子2的进气口相连接，将炉子1的进气口接入氮气，氮气的通气速率为1毫升/分钟，两台炉子同时开始加热，炉子1以4℃/min升温到500℃，保温1个小时后停止加热，自然降温。炉子2以10℃/min升温到600℃，之后再以3℃/min升温到800度，保温1小时后停止加热，自然降温，打开炉子2，取出泡沫镍。(2)将步骤1中的泡沫镍放入1摩尔的盐酸水溶液当中，并放入超声波清洗机处理60分钟，之后取出泡沫镍，将溶液抽滤，并用去离子水清洗滤渣至中性，之后收集滤渣并干燥，即得碳纳米纤维。从图1中可以看出，所制得的碳纳米纤维直径约28nm，其形状为褶皱的丝状；从图2和图3中可以看出，碳纳米纤维的根部在镍基底上；从图4中可以看出碳纳米纤维在大面积范围内都有生长。前述对本专利技术的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本专利技术限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本专利技术的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本专利技术的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本专利技术的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)准备两台炉子，分别为炉子1和炉子2，在炉子1中放入一定质量的经过干燥的烟草，在炉子2中放入具有催化活性的金属样品，将炉子1的排气端与炉子2的进气端相连，将炉子1的进气端接入惰性气体，以使炉子1和炉子2内都处于惰性氛围；之后加热两台炉子，炉子1和炉子2的加热的最高温度分别为300‑600℃和500‑800℃，升温速度为0.5‑10℃/min，降温后取出具有催化活性的金属样品；(2)将步骤(1)中所得的具有催化活性的金属样品至于酸性溶液当中，并用超声波清洗机处理0.5‑3h后，将溶液过滤，并用乙醇或去离子水漂洗滤渣，至pH值为7.0，之后收集滤渣，干燥，即得纳米碳纤维。

【技术特征摘要】
1.一种以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)准备两台炉子，分别为炉子1和炉子2，在炉子1中放入一定质量的经过干燥的烟草，在炉子2中放入具有催化活性的金属样品，将炉子1的排气端与炉子2的进气端相连，将炉子1的进气端接入惰性气体，以使炉子1和炉子2内都处于惰性氛围；之后加热两台炉子，炉子1和炉子2的加热的最高温度分别为300-600℃和500-800℃，升温速度为0.5-10℃/min，降温后取出具有催化活性的金属样品；(2)将步骤(1)中所得的具有催化活性的金属样品至于酸性溶液当中，并用超声波清洗机处理0.5-3h后，将溶液过滤，并用乙醇或去离子水漂洗滤渣，至pH值为7.0，之后收集滤渣，干燥，即得纳米碳纤维。2.根据权利要求1所述的以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的两台炉子为有进气和排气口且可以程序控温的炉子。3.根据权利要求1所述的以烟草为原料制备纳米碳纤维的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的具有催化活性的金属样品。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈培康，刘洋，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45