一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料及制备方法、应用技术

本发明专利技术提供了一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料及制备方法、应用，制备方法为将废弃锂电池浸泡在氯化钠溶液中，完全放电并干燥，然后分离负极材料，将负极材料快速浸入去离子水中回收废石墨；将回收的废石墨浸泡在过硫酸铵溶液中，过滤、洗涤、干燥，将处理后的石墨浸入硫酸/过氧化氢溶液中，过滤、洗涤、干燥，获得再生石墨；将所述的再生石墨和水研磨，得到浆料，经过超声，得到均匀分散液；向所述分散液中加入N，N

【技术实现步骤摘要】
一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料及制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及废弃锂电池的回收处理以及光热蒸发领域，具体而言，涉及一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料及制备方法、应用。

技术介绍

[0002]由于水资源和化石资源的枯竭，提高现有资源的利用率，开发可持续的绿色新能源技术是至关重要的。迄今为止，锂电池被认为是一种重要的可持续能源，其需求呈爆炸式增长。然而，它的寿命只有3
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10年，因此每年都会积累相当数量的废弃锂电池。目前，废弃锂电池的回收主要集中在有价值的正极材料，包括锂、钴、锰和镍等贵金属，而废旧电池的负极材料大多是价值较低的石墨材料，常常被忽略。
[0003]传统的处理方法基本上是焚烧或简单的填埋，这可能会排放大量的二氧化碳，实际上，对废弃锂电池负极材料的“低碳”回收利用的研究还很有限，再生石墨多用于制备电极材料。在水处理研究领域，废石墨常用于处理含磷、重金属和有机污染物的废水，其原因主要是由于石墨的结构缺陷和丰富的官能团，有利于吸附和催化降解废水中的污染物。
[0004]目前，太阳能驱动的界面蒸发技术被认为是从海水和废水中获取清洁水的一种有吸引力的可持续策略，而利用回收废物制造高效光热材料作为蒸发器来有效利用太阳能是非常关键的，但仍然困难。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料及制备方法、应用，目的在于通过充分利用废弃锂电池中的石墨，开发高利用价值的光热蒸发材料。该光热蒸发材料具有优异的蒸发速率和海水淡化性能，并且能有效去除废水中的罗丹明B染料。
[0006]本专利技术为实现以上目的采用了如下方案：
[0007]本专利技术提出一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.将废弃锂电池浸泡在氯化钠溶液完全放电并在空气中干燥。然后通过人工拆卸分离负极材料，将负极材料快速浸入去离子水中回收废石墨。
[0009]S2.将回收的废石墨在过硫酸铵溶液中浸泡，过滤后用去离子水洗涤至中性。烘干后，将处理后的石墨浸入硫酸/过氧化氢溶液中，过滤用去离子水洗涤至中性，干燥后获得再生石墨。
[0010]S3.将所述的再生石墨和水放入球磨罐中研磨60min，得到浆料，经过超声，得到均匀分散液。
[0011]S4.向分散液中加入N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺，搅拌均匀，再加入十二烷基硫酸钠，剧烈机械搅拌后，得到发泡浆料。
[0012]S5.在温和搅拌情况下，向发泡浆料中依次加入N，N，N
′
，N
′‑
四甲基乙二胺和过硫
酸铵溶液，静置片刻后，得到再生石墨碳基多孔水凝胶的光热蒸发材料。
[0013]本专利技术提出一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料，其根据上述的制备方法制得。
[0014]本专利技术还提出上述的一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料在海水淡化和废水处理领域中的应用。
[0015]通过采用上述技术方案，本专利技术可以取得以下技术效果：
[0016](1)本专利技术可实现废弃锂电池中废石墨的高价值再生利用，极大降低了利用太阳能获得清洁水的成本。
[0017](2)本专利技术的再生石墨碳基多孔水凝胶具有优异的孔隙结构和力学性能，结合碳材料较宽的光吸收范围，进而使其具有较高的蒸发速率。
[0018](3)本专利技术的再生石墨碳基多孔水凝胶具有优异的海水淡化性能，此外，该光热蒸发材料能有效去除废水中的有机污染物罗丹明B染料。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1中再生石墨碳基多孔水凝胶的制备流程图；
[0021]图2是本专利技术实施例1、2、3和4的再生石墨碳基多孔水凝胶的产蒸汽性能表征图；
[0022]图3是本专利技术实施例3的用压汞法孔隙测定仪得到的再生石墨碳基多孔水凝胶的孔径分布图；
[0023]图4是本专利技术实施例3的用BET比表面积测试仪得到的再生石墨碳基多孔水凝胶的孔径分布图；
[0024]图5是本专利技术实施例3的再生石墨碳基多孔水凝胶的海水淡化效果对比图；
[0025]图6是本专利技术实施例3的再生石墨碳基多孔水凝胶的去除有机物效果对比图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术实施例提供的一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028]S1.将废弃锂电池浸泡在氯化钠溶液中，完全放电并干燥，然后分离负极材料，将
负极材料快速浸入去离子水中回收废石墨。
[0029]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，步骤S1中，所述的废弃锂电池为18650型的圆柱型镍钴锰酸锂废电池，氯化钠溶液的摩尔浓度为1M。
[0030]S2.将回收的废石墨浸泡在过硫酸铵溶液中，过滤、洗涤、干燥，将处理后的石墨浸入硫酸/过氧化氢溶液中，过滤、洗涤、干燥，获得再生石墨。
[0031]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，步骤S2中，所述的过硫酸铵溶液的摩尔浓度为1M，废石墨与过硫酸铵溶液的固液比为20g/L，干燥步骤是80℃下干燥过夜，所述的硫酸/过氧化氢溶液，硫酸溶液的摩尔浓度为3M，过氧化氢溶液的质量分数为30％，处理后的石墨与硫酸/过氧化氢溶液的固液比为40g/L，干燥步骤是在60℃下干燥8h。
[0032]所述再生石墨，用火焰原子吸收光谱法对石墨回收前后的金属杂质去除效果进行了检测，检测结果如表1所示。后续采用该材料分别按实施例1
‑
4的工艺进行后续制备过程。
[0033]表1
[0034][0035][0036]S3.将所述的再生石墨和水研磨，得到浆料，经过超声，得到均匀分散液。
[0037]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，步骤S3中，所述的再生石墨和水的质量比为7：20，超声时间为3
‑
5min。
[0038]S4.向所述分散液中加入N，N<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1.将废弃锂电池浸泡在氯化钠溶液中，完全放电并干燥，然后分离负极材料，将负极材料快速浸入去离子水中回收废石墨；S2.将回收的废石墨浸泡在过硫酸铵溶液中，过滤、洗涤、干燥，将处理后的石墨浸入硫酸/过氧化氢溶液中，过滤、洗涤、干燥，获得再生石墨；S3.将所述的再生石墨和水研磨，得到浆料，经过超声，得到均匀分散液；S4.向所述分散液中加入N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺，搅拌均匀，再加入十二烷基硫酸钠，剧烈机械搅拌后，得到发泡浆料；S5.向所述发泡浆料中依次加入N，N，N
′
，N
′‑
四甲基乙二胺和过硫酸铵溶液，静置片刻后，得到再生石墨碳基多孔水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述的废弃锂电池为18650型的圆柱型镍钴锰酸锂废电池，氯化钠溶液的摩尔浓度为1M。3.根据权利要求1所述的一种基于废弃锂电池回收石墨的碳基光热材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述的过硫酸铵溶液的摩尔浓度为1M，废石墨与过硫酸铵溶液的固液比为20g/L，干燥步骤是...

【专利技术属性】
技术研发人员：付明来，韩胜杰，徐垒，陈晨，苑宝玲，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：