一种利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用废纸制备过渡金属‑氮元素共掺杂碳材料的方法。将废纸样品与过渡金属酞菁衍生物进行复合，然后置于管式炉中进行热解得到过渡金属‑氮元素共掺杂碳材料，复合后留下的过渡金属酞菁衍生物溶液可通过定量加入氯化钠进行富集和分离，实现对过渡金属酞菁衍生物的回收。本发明专利技术操作简单，步骤少、实验条件要求低，易规模化。加工方便、节约成本、实现废物利用，且制备得到的复合材料，元素分析结果显示，样品除了碳元素外，还含有过渡金属和氮元素，应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法
本专利技术属于碳材料领域，尤其是涉及一种利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法。
技术介绍
生活垃圾、工业废渣等固体废弃物对环境和人体健康造成了深远的危害。废纸作为城市和工业固体废物的主要成分之一，占木质纤维素废物(农业、城市和工业废物)总量的35％以上。每年，超过4亿吨的废纸产生，作为一种废弃的可回收资源，主要用于造纸工业中纸浆的制备。然而，实际上只有大约50-65％的废纸被回收，这是由于其在每个循环中的纤维强度逐渐减小，降低了新纸的质量，因此，在制造新纸张时平均只能回收2.4次。目前，废纸处理广泛采用填埋、堆肥、焚烧等方法，均表现出二次危害性。为了更好地回收和处理废纸以保护环境和节约资源，研究者们对废纸转化为有价值产品的应用和技术进行了大量研究。其中，实现这一目标的重要技术之一是热解。热解属于热分解，在无空气条件下进行。由于纸类物质的主要成分为纤维素，热解技术正是利用垃圾中有机质纤维素的热不稳定性，在非氧化环境中高温热解的方法可以直接将含碳废物转化为含碳量相对较高的碳基材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：将废纸样品与过渡金属酞菁衍生物进行复合，然后置于管式炉中进行热解得到过渡金属-氮元素共掺杂碳材料，复合后留下的过渡金属酞菁溶液可通过定量加入氯化钠进行富集和分离，实现对过渡金属酞菁衍生物的回收。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：将废纸样品与过渡金属酞菁衍生物进行复合，然后置于管式炉中进行热解得到过渡金属-氮元素共掺杂碳材料，复合后留下的过渡金属酞菁溶液可通过定量加入氯化钠进行富集和分离，实现对过渡金属酞菁衍生物的回收。


2.如权利要求1所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的将废纸样品与过渡金属酞菁衍生物进行复合具体如下：
将废纸裁剪成不大于5*5mm2尺寸的废纸样品，加入到过渡金属酞菁衍生物溶液中，搅拌2-5h，以实现过渡金属酞菁衍生物分子进入到废纸纤维的内部结构中并达到吸附平衡；然后，从溶液中取出废纸样品，用10-20ml乙醇或丙酮冲洗3-5min，以除去废纸表面聚集的过渡金属酞菁衍生物分子；最后，在真空下60℃干燥24h，复合过程完成。


3.如权利要求1所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的置于管式炉中进行热解的热解条件为：高纯氩气或氮气气氛，500-700℃热解4-6h，升温速率为3-10℃/min，降温速率为5-10℃/min。


4.如权利要求1所述的利用废纸制备过渡金属-氮元素共掺杂碳材料的方法，其特征在于：所述的过渡金属酞菁衍生物溶液的富集、分离与回收过程如下：取处理过后留下的过渡金属酞菁衍生物溶液以2000-3000rpm速度离心分离5-8min，除去底部沉淀，取...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓飞，吴玉维，黄思源，李勇，李领伟，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33