【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米改性材料，尤其是涉及一种炭化纳米纤维素及其制备方法和应用。
技术介绍
1、纳米纤维素具备低成本、低密度、高强度、高模量、可再生、易生物降解等优点，是一种绿色环保的生物质纳米材料，已在生物医学、食品包装、环境修复、储能等领域获得广泛应用。为进一步开拓其应用领域，研究人员对纳米纤维素进行了大量的改性研究。其中，炭化是一种重要的改性方向，能够显著提高导电性、稳定性和耐腐性等性能。当前，纳米纤维素炭化改性手段主要是高温热解和水热炭化。例如：申请号为202210269580.9的中国专利技术专利申请公开了一种纳米纤维素复合碳气凝胶球及其制备方法与应用，利用高温碳化纳米纤维素制取碳气凝胶球基体。然而，高温热解对设备要求高、能耗大，同时因炭化程度较高而极大削弱了纳米纤维素原有物理机械性能；而水热炭化则需要在反应釜内密封加压，其水解过程致使纳米纤维素微观结构和形貌完全被破坏。
2、因此，有必要开发一种条件温和、炭化程度高的炭化纳米纤维的制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术第一方面提出一种炭化纳米纤维素的制备方法，该方法具有条件温和，炭化程度高，微观结构形貌可控。
2、本专利技术第二方面还提供一种炭化纳米纤维素。
3、本专利技术第三方面还提供一种炭化纳米纤维素的应用。
4、根据本专利技术的第一方面实施例提供的炭化纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
5、s1、将
6、s2、将步骤s1中的分散液进行溶剂热炭化反应，后处理即得。
7、根据本专利技术实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：
8、本专利技术的制备方法以离子液体作为绿色溶剂和脱水催化剂，实现了在常压、相对低温度下湿法制备炭化纳米纤维素，反应条件温和。制备得到的炭化纳米纤维素的炭化程度和微观结构形貌均可调控，既可以是棒状纳米纤维素与游离炭球以不同比例共存，也可完全转变为迥异的洋葱炭堆叠多层片状结构。另外，其中的炭化成分的石墨化程度较高。
9、根据本专利技术的一些实施例，所述酸性离子液体选自咪唑类硫酸氢盐离子液体、吡啶类硫酸氢盐离子液体、吡咯烷酮类硫酸氢盐离子液体中的至少一种。
10、根据本专利技术的一些实施例，所述咪唑类硫酸氢盐离子液体选自1-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐中的至少一种。
11、根据本专利技术的一些实施例，所述炭化反应的温度为90℃～150℃。由此，通过控制炭化反应的温度来控制微观结构形貌。
12、根据本专利技术的一些实施例，所述炭化反应的温度为100℃～150℃。
13、根据本专利技术的一些实施例，所述炭化反应的时间为1.5h～6h。由此，通过控制反应时间控制炭化程度。
14、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述纳米纤维素和离子液体的质量比为1：(20～100)。
15、根据本专利技术的一些实施例，所述纳米纤维素干粉选自纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维中的至少一种。
16、根据本专利技术的一些实施例，所述后处理包括离心、干燥。
17、根据本专利技术的一些实施例，所述离心采用的有机溶剂选自乙醇和/或丙醇。
18、根据本专利技术的一些实施例，所述搅拌的转速为400～800rpm。
19、根据本专利技术的第二方面实施例提供的一种炭化纳米纤维素，由上述所述的方法制备得到。
20、本专利技术第三方面提供一种上述所述的炭化纳米纤维素或由上述方法制备的炭化纳米纤维素在电极材料、增强复合材料以及润滑材料中的应用。
21、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
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1.一种炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述离子液体选自咪唑类硫酸氢盐离子液体、吡啶类硫酸氢盐离子液体、吡咯烷酮类硫酸氢盐离子液体中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述炭化反应的温度为90℃～150℃。
4.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述炭化反应的时间为1.5h～6h。
5.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述纳米纤维素和离子液体的质量比为1：(20～100)。
6.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维素干粉选自纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述后处理包括离心、干燥。
8.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为400～800rpm。
9.一种炭化纳
10.根据权利要求9所述的炭化纳米纤维，或由权利要求1～8任一项所述方法制备的炭化纳米纤维在电极材料、增强复合材料以及润滑材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述离子液体选自咪唑类硫酸氢盐离子液体、吡啶类硫酸氢盐离子液体、吡咯烷酮类硫酸氢盐离子液体中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述炭化反应的温度为90℃～150℃。
4.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述炭化反应的时间为1.5h～6h。
5.根据权利要求1所述的炭化纳米纤维素的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述纳米纤维素和离子液体的质量比为1：(20～1...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟元，苏凯琪，刘秀波，周海滨，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：
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