一种纤维素纳米碳球的制备方法及其应用技术

一种纤维素纳米碳球的制备方法及其应用，它涉及光热转换材料领域，本发明专利技术以羧甲基纤维素钠和多巴胺为原料，采用一步高温水热方式调控制备高性能得纤维素碳球。本发明专利技术的纤维素原料资源丰富易得，几乎随处可见，纤维素基碳球制备方法简单、高效、环保、成本低，纤维素基碳球的光热转换应用不仅实现木材的能源转化利用，且环境友好。本发明专利技术提供的高光热转化效率的纤维素碳球，在光热转换材料应用领域有着广阔的应用前景。阔的应用前景。阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素纳米碳球的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于纳米材料制备和光热转换材料领域，具体涉及一种纤维素纳米碳球的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]光热转换材料能够将吸收的太阳能直接、高效地转化为热能并应用于各不同的领域，如将其设计成太阳能水蒸发器后可通过水体的界面蒸发产生蒸汽，经收集后可获得大量清洁的水。故光热转换材料在海水淡化、污水处理以及缓解水资源短缺等问题上有着巨大的潜力。在医学方面的应用光热治疗也是一种新兴的肿瘤治疗方法，主要是采用对组织穿透力较强的近红外光进行辐射肿瘤组织，将吸收的光能转化为热能使肿瘤组织温度升高，导致局部高温从而杀伤肿瘤细胞的目的。
[0003]Bi等以Ti2O3和聚乙烯醇(polyvinylalcohol，PVA)为基料，采用溶液浇铸法制备了一种柔性光热纳米复合薄膜，经表面活性剂对Ti2O3表面改性后在宽光谱范围内表现出较强的光吸收能力和光热效应。Ma等利用PtNi
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S纳米线具有较高光热转换效率和优异的耐酸碱性能的特点，通过水热法合成Pt3Ni
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S纳米线，并将纳米线倒在聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)膜上，经改性后获得了柔性Pt3Ni
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S疏水膜。Shao等将聚离子液体浇铸在玻璃板上干燥后浸入氨水溶液形成多孔膜，再经真空碳化后制得多层多孔炭膜。在碳化前，通过改变聚离子液体中的阴离子，可以控制聚合物膜的孔径和孔结构，使制成的轻质疏水多孔炭膜在海水淡化方面表现出较高的性能，Huang等采用真空过滤技术制备了一种由顶部多壁碳纳米管和底部聚苯硫醚/纤维素纤维组成的柔性高效双层光热纸。常津、张兵波，采用来源丰富的牛血清蛋白(BSA)为生物模板，制备出了高质量的GdCu@SBSA纳米颗粒，实现对肿瘤的有效消融，且具有良好的生物兼容性。Lu等人将多巴胺黑色素应用于肿瘤光热治疗，他们发现多巴胺黑色素具有良好的光热效果，光热转换效率为40％要远远高于以往报道的光热试剂的转换效率，从而在低激光功率密度和短的照射时间条件下并未损害健康组织。并且，研究中发现材料在生物体内表现出生物降解，并没有表现出毒副作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决目前光热转换材料存在的光热材料对于环境产生污染，且光热转化性能差的问题。而提供一种纤维素纳米碳球的制备方法及其应用。
[0005]本专利技术的一种纤维素纳米碳球的制备方法，它是按照以下步骤进行的：
[0006]步骤一、按照质量摩尔比为1g：1～2mmol的比例称取羧甲基纤维素和盐酸多巴胺，溶于溶剂中，得混合液；
[0007]步骤二、将混合液置于超声清洗器中清洗；
[0008]步骤三、将清洗后的混合液置于反应釜中加热反应，得反应产物；其中，反应条件为：先在温度为175～185℃的条件下保温5h后，再升温至195～205℃的温度下保温8～10h；
[0009]步骤四、将反应产物离心处理，然后洗涤固相物至无色，烘干，即得所述的纤维素纳米碳球。
[0010]进一步地，步骤一中所述的溶剂为蒸馏水或体积百分含量为95％乙醇。
[0011]进一步地，步骤三中所述的反应条件为：先在温度为170℃的条件下保温5h后，再升温至200℃的温度下保温10h。
[0012]进一步地，步骤四中所述的离心处理是在转速为8000转/10min的条件下离心10min。
[0013]进一步地，步骤四中所述的烘干温度为60℃。
[0014]进一步地，步骤四中所述的洗涤是用蒸馏水或体积百分含量为95％乙醇洗涤。
[0015]进一步地，按照质量摩尔比为1g：1～1.5mmol的比例称取羧甲基纤维素和盐酸多巴胺，溶于溶剂中，得混合液。
[0016]进一步地，按照质量摩尔比为1g：1.33mmol的比例称取羧甲基纤维素和盐酸多巴胺，溶于溶剂中，得混合液。
[0017]进一步地，所述的纤维素纳米碳球直径为10～30μm。
[0018]本专利技术的一种纤维素纳米碳球的应用，它用于制备光热转换材料。
[0019]本专利技术包含以下有益效果：
[0020]本专利技术以羧甲基纤维素钠和盐酸多巴胺为原料调控制备纤维素碳球。采用一步高温水热的方法碳化羧甲基纤维素钠及聚多巴胺，制备出具有良好光热性能的纤维素碳球。本专利技术搭建基于纤维素碳球的光热转换应用平台，用于海水蒸发，光热发电等。
[0021]本专利技术制备过程中，调控反应温度和时间碳球的粒径尺寸、成炭结构组成。反应完成后，离心倒去上清液，将固体烘干，得到最终的纤维素碳球产品。本专利技术的纤维素原料资源丰富易得，几乎随处可见，纤维素基碳球制备方法简单、高效、环保、成本低，纤维素基碳球的光热转换应用不仅实现木材的能源转化利用，且环境友好，这是本专利技术的重要特色之处。本专利技术实现了高光热转化效率的纤维素碳球的制备。在光热转换材料应用领域有着广阔的应用前景。
附图说明
[0022]图1是具体技术路线图；
[0023]图2是DP+CMC的紫外吸收图；
[0024]图3是DP+CMC的荧光光谱图；其中，A为380nm，B为420nm，C为360nm，D为440nm，E为320nm，F为340nm，G为460nm；
[0025]图4是两种样品的红外光谱图；其中，A为CNS1，A为CNS2；
[0026]图5是纤维素纳米碳球的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将详细叙述本专利技术所揭示内容的精神，任何所属
技术人员在了解本
技术实现思路
的实施例后，当可由本
技术实现思路
所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本
技术实现思路
的精神与范围。
[0028]本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0029]实施例1
[0030]本实施例的一种纤维素纳米碳球的制备方法如下：
[0031]①
取羧甲基纤维素1.5g、盐酸多巴胺2mmol；
[0032]②
将称好的药品加入内衬取体积百分含量为95％乙醇溶解；
[0033]③
将配制好的药品放入超声波清洗器除去气泡；
[0034]④
将内衬放入反应釜拧紧加固后放入烘箱设置温度为180℃，保温5h，或升温至200℃，保温10h；
[0035]⑤
将内衬内容物倒入塑料管准备离心。离心设备调至8000r/10min，期间用体积百分含量为95％乙醇别多次洗涤药品，离心直到无色；
[0036]⑥
将洗涤好的药品放入塑料管，一并放入60℃的烘箱中干燥除去遗留的乙醇，即得纤维素纳米碳球。
[0037]所述的纤维素纳米碳球直径为10～30μm。
[0038]对本实施例制备得到的纤维素纳米碳球的形貌、结构组成、光热性能进行考察：
[0039]对所制备的纤维素碳球样品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素纳米碳球的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：步骤一、按照质量摩尔比为1g：1～2mmol的比例称取羧甲基纤维素和盐酸多巴胺，溶于溶剂中，得混合液；步骤二、将混合液置于超声清洗器中清洗；步骤三、将清洗后的混合液置于反应釜中加热反应，得反应产物；其中，反应条件为：先在温度为175～185℃的条件下保温5h后，再升温至195～205℃的温度下保温8～10h；步骤四、将反应产物离心处理，然后洗涤固相物至无色，烘干，即得所述的纤维素纳米碳球。2.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米碳球的制备方法，其特征在于步骤一中所述的溶剂为蒸馏水或体积百分含量为95％乙醇。3.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米碳球的制备方法，其特征在于步骤三中所述的反应条件为：先在温度为170℃的条件下保温5h后，再升温至200℃的温度下保温10h。4.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米碳球的制备方法，其特征在于步骤四中所述的离...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨辉，王晨，李天冲，张思宇，庞秋颖，张爱琴，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：