一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法

本发明属于熔盐电解，具体涉及一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法。

背景技术：

0、技术背景

1、作为一种战略性矿产资源，石墨因其具有耐高温性好、可塑性强、导电性好、化学稳定性优异等优点，广泛应用于冶金、机械、电池、化工、国防、航天及耐火材料等行业。但在实际应用中，由于其存在一定的使用寿命，最终会由于性能衰退、结构破坏等形式报废，造成大量石墨材料的废弃。目前，针对这些废旧石墨材料，主要处理方式还是堆放和填埋，在资源化利用方面的研究较少。

2、碳纳米管作为晶形碳的一种同位素异形体，因其具有优异的力学性能、导电性能和化学性能等受到人们的青睐。但由于碳纳米管的制备方法，如电弧法、激光烧蚀法和化学气相沉积法等存在过程复杂、成本高等缺点，使得碳纳米管的实际应用受到限制。现阶段，将废旧石墨材料转化为高值碳材料的研究还没有引起人们的广泛关注。若能将废旧石墨材料转化为碳纳米管，不仅减少资源的浪费，还能加大石墨资源的二次再利用，对石墨行业的可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法，该方法操作简单、成本低，能对废旧资源进行一定的回收再利用。

2、本发明提供一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法，所述方法是在熔盐体系下，以石墨棒或者具有导电性能的材料为阳极，预处理后的废旧石墨材料为阴极，通过控制电解温度、电压、时间等条件实现废旧石墨材料向高值碳纳米管转化的方法。

3、一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法，包括以下步骤：

4、s1：将废旧石墨材料依次进行破碎、球磨，制备成粒径小于75μm的粉料；

5、s2：将s1得到的粉料进行酸浸除杂，水洗烘干后得到洁净碳粉；

6、s3：将s2得到的粉料压制成片作为阴极，以石墨棒或具有导电性能的材料作为阳极，惰性气氛下在含氯化物或氟化物的熔盐体系中，进行电解，得到产物；

7、s4：将s3中得到的产物进行水洗、干燥，最终实现废旧石墨材料向碳纳米管的转化。

8、优选的，所述s1中废旧石墨包括废旧石墨电极、石墨坩埚、加热器、电刷、碳棒、整流器、垫圈中的一种或多种。

9、优选的，s2中酸浸是在hcl、h2so4、hf、hno3中的一种或多种中进行。酸浸使用酸浓度为2～5mol/l。酸浸的温度为20～60℃，酸浸的时间为1～4h。

10、优选的，所述s3中压片需加入粘结剂；粘结剂类型为聚乙烯醇缩丁醛，其与废旧石墨的质量比为1:10。

11、优选的，所述s3中，压片压力为10-30mpa。

12、优选的，所述s3中，阴极石墨材料需用镍网、不锈钢网中的任一种包裹。

13、优选的，所述s3中，阳极材料为石墨棒；惰性气氛为氩气、氮气、氦气或其混合气体。

14、优选的，所述s3中，熔盐体系为氯化钙、氯化钠、氯化钾、氟化钠、氟化锌中的一种或者多种。

15、优选的，所述s3中，熔盐电解温度为300-1000℃。熔盐电解电压为2-8v。熔盐电解时间为2-10h。

16、优选的，所述酸洗/水洗均在磁力搅拌下进行；所述干燥条件均为真空干燥，干燥温度为80℃。

17、基于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

18、1、基于本发明提出了一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法，该方法具有操作简单、流程短、成本低、可控性性强等优点。

19、2、基于本发明提出了一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法，该方法使用废旧石墨材料作为原料，经酸浸、电解工艺后，制备出高值碳纳米管。制备的碳纳米管形态规则、尺寸均匀，其产率可达50％左右。

20、3、基于本发明提出了一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法，该方法解决了废旧石墨材料的回收问题，能有效的对现有资源进行二次增值再利用，具有一定的经济价值。

技术特征：

1.一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s1中废旧石墨包括废旧石墨电极、石墨坩埚、加热器、电刷、碳棒、整流器、垫圈中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s2中酸浸是在hcl、h2so4、hf、hno3中的一种或多种中进行；酸浸使用酸浓度为2～5mol/l，酸浸的温度为20～60℃，酸浸的时间为1～4h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s3中压片需加入粘结剂；粘结剂类型为聚乙烯醇缩丁醛，其与废旧石墨的质量比为1:10。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s3中，压片压力为10-30mpa。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s3中，阴极石墨材料需用镍网、不锈钢网中的任一种包裹。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s3中，阳极材料为石墨棒；惰性气氛为氩气、氮气、氦气或其混合气体。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s3中，熔盐体系为氯化钙、氯化钠、氯化钾、氟化钠、氟化锌中的一种或者多种。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述s3中，熔盐电解温度为300-1000℃。熔盐电解电压为2-8v。熔盐电解时间为2-10h。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸洗/水洗均在磁力搅拌下进行；所述干燥条件均为真空干燥，干燥温度为80℃。

技术总结
本发明属于熔盐电解技术领域，提供了一种利用熔盐电解回收废旧石墨制备碳纳米管的方法。本发明所述的方法是以预处理后的废旧石墨材料作为阴极，以石墨棒或具有导电性能的材料为阳极，通过控制电解温度、电压、时间等条件，在熔盐体系下电解制备碳纳米管。该方法基于废旧石墨材料来源广、成本低的特点，采用熔盐电解法制备了碳纳米管，解决了废旧碳资源的回收难题，为废旧石墨材料的增值再利用提供了思路。

技术研发人员：李绍元,熊建娇,马文会,童仲秋,席风硕,陆继军,陈正杰,魏奎先,吴丹丹
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15