本發(fā)明涉及一種硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料及其應(yīng)用,屬于電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著空間技術(shù)、移動(dòng)通信、導(dǎo)彈、航空航天等領(lǐng)域的飛速發(fā)展以及現(xiàn)代人們對(duì)能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)問題的日益關(guān)注, 高能量密度的鋰二次電池的研究和開發(fā)引起了人們廣泛的興趣(Inorg. Chem. Front., 2015, 2, 1059)。鋰硫電池被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ男滦投嚯娮臃磻?yīng)的二次電池體系之一。單質(zhì)硫與鋰反應(yīng)的理論比容量為1675 mAh g-1, 質(zhì)量比能量達(dá)2600 Wh kg-1, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)行的傳統(tǒng)鋰離子二次電池材料。同時(shí)硫又具有來源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。雖然鋰硫電池有著遠(yuǎn)大于商業(yè)化二次電池的能量密度, 但是實(shí)際過程中鋰硫二次電池存在著活性物質(zhì)利用率低、倍率性能差、電池壽命短等多方面的問題, 從而制約了其廣泛推廣與應(yīng)用(Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 6351)。
石墨烯是一種由具有sp2雜化軌道的碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)材料, 是目前最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料, 其特殊的物理性能, 為碳材料改性鋰硫電池提供了一個(gè)很好的途徑。盡管石墨烯良好的導(dǎo)電性可有效提高單質(zhì)硫的利用率,但其較大的比表面積導(dǎo)致硫與電解液的直接接觸, 造成活性物質(zhì)的溶解。從而產(chǎn)生飛梭效應(yīng)影響電池的循環(huán)壽命?;钚蕴坎牧咸峁┝艘环N簡(jiǎn)單、有效的解決方法. 其特殊的孔結(jié)構(gòu), 不僅為單質(zhì)硫提供負(fù)載場(chǎng)所, 而且其較強(qiáng)的毛細(xì)吸附作用可有效抑制多硫化物的溶解(Journal of Energy Chemistry 2013, 22, 214, CN201310659172.5, CN201410476466.9, CN201180036690.0)。
在能源危機(jī)的大背景下,常規(guī)活性炭原料木材、煤炭等已逐漸退出歷史舞臺(tái),取而代之的是具有價(jià)格低廉、資源豐富、安全可再生等特性的生物質(zhì)材料。以生物質(zhì)資源為原料來制備活性炭,一方面在很大程度上降低了活性炭的成本;另一方面也使農(nóng)作物殘?bào)w得到了資源化利用,同時(shí)避免了無組織焚燒帶來的環(huán)境問題。因此,近年來生物質(zhì)活性炭的制備和應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注(CN201410729808.3, CN201610373129.6)。
活性炭的制備方法分為三種:物理活化法、化學(xué)活化法以及物理-化學(xué)聯(lián)合活化法。物理活化法是先將材料炭化,然后向載有碳化產(chǎn)物的爐子中通入氧化性氣體如二氧化碳、水蒸氣、空氣或其混合氣體,再在較高溫度下活化即得到活性炭產(chǎn)品。從實(shí)際投產(chǎn)角度考慮,化學(xué)活化法具有不可取代的地位,化學(xué)活化方法中炭化和活化是同時(shí)進(jìn)行的,活化劑通常為 KOH、NaOH、ZnCl2、K2CO3和 H3PO4等。如果能以來源豐富,價(jià)格低廉,可再生的農(nóng)林廢棄物為原料制備活性炭/石墨烯復(fù)合材料,再與硫復(fù)合得到可以用于鋰硫電池的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料,便有可能實(shí)現(xiàn)含硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用(CN201410729808.3)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明旨在提供一種硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料及其應(yīng)用,將該復(fù)合材料用做鋰硫電池正極材料時(shí),其綜合性能優(yōu)于現(xiàn)有硫-活性炭/石墨烯正極材料。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料。復(fù)合材料的組成為:由硫負(fù)載在活性炭/石墨烯復(fù)合材料上或材料內(nèi)組成;硫含量10 wt% 到90 wt%(10 – 90 wt%),活性炭/石墨烯復(fù)合材料的含量10 wt%到90 wt%(10 – 90 wt%);硫以原子團(tuán)簇的形態(tài)被吸附或者鍵合在石墨烯和/或活性碳上。
上述硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料具有顯著特征:所述的活性炭/石墨烯復(fù)合材料中活性炭的質(zhì)量百分含量為1~99%,石墨烯的質(zhì)量百分含量為1~99%?;钚蕴砍蕧u狀或棉花狀和0.5-300nm分級(jí)孔結(jié)構(gòu),并生長(zhǎng)在石墨烯上;該材料具有石墨烯和活性炭的雙重功能,具有sp2 C-C碳鍵和sp3 C-C碳鍵以及sp2 碳與sp3碳的雜化鍵合。
所述的石墨烯包含純石墨烯、雜原子摻雜的石墨烯中的一種;石墨烯中雜原子的質(zhì)量百分含量為0~40 %。
如上所述的雜原子摻雜石墨烯包含但不局限于氮摻雜石墨烯,磷摻雜石墨烯,硫摻雜石墨烯,硼摻雜石墨烯,氮磷共摻雜石墨烯,氮硫共摻雜石墨烯,氮硼共摻雜石墨烯,磷硫共摻雜石墨烯,磷硼共摻雜石墨烯,硫硼共摻雜石墨烯,氮磷硫共摻雜石墨烯,氮磷硼共摻雜石墨烯,氮硫硼共摻雜石墨烯,磷硫硼共摻雜石墨烯,氮磷硫硼共摻雜石墨烯中的一種。
所述的活性炭來源于生物質(zhì)原料,包含純活性炭、雜原子摻雜的活性炭中的一種;活性炭中雜原子的百分含量為0~40 %。
如上所述的雜原子摻雜活性炭包含但不局限于氮摻雜活性炭,磷摻雜活性炭,硫摻雜活性炭,硼摻雜活性炭,氮磷共摻雜活性炭,氮硫共摻雜活性炭,氮硼共摻雜活性炭,磷硫共摻雜活性炭,磷硼共摻雜活性炭,硫硼共摻雜活性炭,氮磷硫共摻雜活性炭,氮磷硼共摻雜活性炭,氮硫硼共摻雜活性炭,磷硫硼共摻雜活性炭,氮磷硫硼共摻雜活性炭中的一種。
硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料還具有顯著特征:一種石墨烯原位生長(zhǎng)島狀和棉花狀的分級(jí)孔的碳材料,該材料具有石墨烯和活性炭的雙重功能,具有sp2 C-C碳鍵和sp3 C-C碳鍵的雜化鍵合;活性炭/石墨烯復(fù)合材料能被被雜原子(如氮,磷)摻雜的石墨烯和活性炭納米復(fù)合多級(jí)孔的碳材料;氮原子可以摻雜鍵合在石墨烯的缺陷上,也可以摻雜鍵合在活性炭和分級(jí)多孔碳上。
所述的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料,活性炭/石墨烯復(fù)合材料能被雜原子摻雜的石墨烯或活性炭復(fù)合形成納米復(fù)合多級(jí)孔的碳材料;雜原子摻雜鍵合在石墨烯上,或摻雜鍵合在活性炭和分級(jí)多孔碳上;硫被吸附或鍵合在石墨烯上和/或多孔碳活性炭以及氮摻雜碳材料上,具有協(xié)同作用。
本發(fā)明還提供了一種簡(jiǎn)單、易于操作和控制,成本低,效率高,質(zhì)量好的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的制備方法;包括如下步驟:
1、生物質(zhì)原料預(yù)處理;2、預(yù)處理過的生物質(zhì)原料與石墨烯和活化劑混合;3、固體混合物料的活化,洗滌,固液分離,干燥;4、復(fù)合材料與硫復(fù)合,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;
一、步驟1具體工藝包括如下:
如上所述步驟1中生物質(zhì)原料的預(yù)處理包含但不限于預(yù)干燥、破碎、篩分、洗滌、固液分離、烘干等其中的一步或兩步以上;
如上所述步驟1中的生物質(zhì)原料包含但不局限于農(nóng)林業(yè)資源及廢棄物、輕工業(yè)資源及廢棄物中的一種或兩種以上;
所述農(nóng)林業(yè)資源及廢棄物包含但不局限于稻殼、柚子皮、榴蓮皮、荷葉、小麥秸稈、玉米秸稈、玉米芯、黃麻稈、漢麻桿、蓮花稈、柳絮、互花米草、草木灰、桔子皮、豆桿、瓜子皮,木鋸屑、棉稈、香蒲絨、旱傘草、蓮花莖稈、楊樹木屑、谷殼、豆莢、稻草、杉木屑、油菜秸稈、竹粉、松木屑、紅木屑、杜松屑、樺木屑、杉木屑、椰子樹及其廢棄物、木薯莖稈、小桉樹廢棄物、腰果殼、橄欖樹廢棄物、桑枝稈、竹材及其加工剩余物、柳枝稷、紅麻稈芯、小麥稻稈、楊木及其廢棄物、柳木及其廢棄物、榆木及其廢棄物、桃木及其廢棄物、杏木及其廢棄物、梨木及其廢棄物、核桃木及其廢棄物、合歡木及其廢棄物、筍殼、棕櫚木及其廢棄物、棗木及其廢棄物、葡萄藤、枸杞藤、高粱稈、柏樹及其廢棄物、黑麥草、紫羅蘭、茄子、木瓜、蘆葦、水草、高粱殼、高羊草、煙草桿、核桃殼、杏核、椰殼、開心果殼、棕櫚殼、山楂核、橡子殼、花生殼、菱角皮、橄攬核、棗核、李子核水解后的混合南方硬木、栗子木、炭化杏核,榛子殼,板栗殼、麥殼、橡木鋸屑、胡桃殼、廢茶葉、甜菜根、棉花殼、香蕉皮、櫻桃核、桔子皮、咖啡豆莢、木薯皮、藤芽、油棕果殼、落葉松木屑炭、紅桉木、鋸末、花生秸稈炭、橡膠殼、玉米棒、板栗殼、銀膠菊、廢棄的辣椒秸稈、油茶殼、油菜籽、刺桐木屑、豆稈、稻殼、椰棗核、米糠、甜菜葉、燕麥稈、向日葵稈、松針、油橄欖枝絡(luò)望子木、冷杉樹及其廢棄物、柚木鋸末、油棕櫚樹、棉花、棉短絨、麥草、麻、桑皮、楮皮、葡萄籽、燕麥殼、藤木鋸末、橡樹鋸末、藻類、芝麻稈、薯類、麻類、鷹嘴豆殼、煙莖、藤木屑、梅核、棕櫚殼、腳木、柳枝稷等其中的一種或兩種以上;
所述輕工業(yè)副產(chǎn)物包含但不局限于酒精糟、油粕、白酒糟、啤酒糟、醋糟、中藥渣、紅薯渣、茶/咖啡渣、椰殼渣、糠醛渣、劍麻渣、抗生素菌渣、造紙黑液、甘蔗渣、發(fā)酵菌渣、造紙邊角料、黑液可溶渣、果蔬加工殘?jiān)?、油橄欖殘?jiān)鼮V餅、油棕櫚殼濾餅、煉制生物質(zhì)油的末端產(chǎn)物生物質(zhì)炭、生物質(zhì)裂解殘?zhí)康绕渲械囊环N或兩種以上;
所述生物質(zhì)原料的預(yù)干燥包含但不局限于自然干燥、鼓風(fēng)干燥、真空干燥等其中的一種;
所述自然干燥的時(shí)間為1小時(shí)到30天(1 h- 30 days)不等;
所述鼓風(fēng)干燥或真空干燥的溫度為70攝氏度到120攝氏度(70 - 120 ℃),干燥時(shí)間為2小時(shí)到96小時(shí)(2 - 96 h);
所述生物質(zhì)原料的破碎包含但不局限于機(jī)械破碎,超聲波粉碎法;破碎后生物質(zhì)原料的粒徑在20目到100目;
所述機(jī)械破碎包含但不局限于球磨,利用粉碎機(jī)粉碎等其中的一種以上;球磨球可以是不銹鋼球、瑪瑙球、氧化鋯球、氧化鋁球或碳化硅球等其中的一種;球的直徑為1毫米到15毫米(1 - 15 mm);球磨罐的材質(zhì)可以是不銹鋼、瑪瑙或氧化鋯;球料比(質(zhì)量比)為15 - 150:1;球磨轉(zhuǎn)速為:50轉(zhuǎn)/分到580轉(zhuǎn)/分(50 - 580 rpm);氣體是空氣、氮?dú)?、氬氣或氦氣中的一種以上;球磨時(shí)間為0.5小時(shí)到72小時(shí)(0.5 - 72 h);
所述超聲波粉碎時(shí)超聲的頻率20千赫茲到30千赫茲(20 - 30 kHz),功率密度500瓦到1000瓦(500 - 1000 w),時(shí)間10分鐘到30小時(shí)(10 min - 30 h),溫度20攝氏度到60攝氏度(20 - 60 ℃);
所述破碎后的生物質(zhì)原料的篩分采用三次元振動(dòng)篩、搖擺篩、礦篩、直線振動(dòng)篩、超聲波振動(dòng)篩、氣流篩、滾筒篩、直排過濾篩、檢驗(yàn)篩、高頻振動(dòng)篩中的一種;
所述的生物質(zhì)原料的洗滌包括使用無機(jī)酸(濃或?。?,水;
所述的無機(jī)酸(濃或?。┌痪窒抻贖2SO4、H3PO4、HNO3、HClO4、HClO3S中的一種。所述無機(jī)酸(濃或稀)中有效組分的質(zhì)量百分含量介于1%到98%(1 - 98%)之間。
所述固液分離使用包括但不局限于平均孔徑在0.2微米到20微米之間(0.2 - 20 μm)的多孔聚合物(如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯和纖維素)袋或膜。多孔聚合物袋有利于液固分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出。
所述生物質(zhì)原料的烘干使用包含但不局限于鼓風(fēng)干燥、真空干燥中的一種;
所述鼓風(fēng)干燥或真空干燥的溫度為70攝氏度到120攝氏度(70 - 120 ℃),干燥時(shí)間為2小時(shí)到96小時(shí)(2 - 96 h);
二、步驟2中的具體步驟包含如下:
如上所述的生物質(zhì)原料與石墨烯和活化劑的混合使用包含但不局限于浸漬、攪拌、超聲、高速剪切、球磨中的一種;
如上所述的步驟2中的石墨烯包含但不局限于石墨烯、雜原子摻雜的石墨烯中的一種;
如上所述的雜原子摻雜石墨烯包含但不局限于氮摻雜石墨烯,磷摻雜石墨烯,硫摻雜石墨烯,硼摻雜石墨烯,氮磷共摻雜石墨烯,氮硫共摻雜石墨烯,氮硼共摻雜石墨烯,磷硫共摻雜石墨烯,磷硼共摻雜石墨烯,硫硼共摻雜石墨烯,氮磷硫共摻雜石墨烯,氮磷硼共摻雜石墨烯,氮硫硼共摻雜石墨烯,磷硫硼共摻雜石墨烯,氮磷硫硼共摻雜石墨烯等其中的一種。
如上所述的生物質(zhì)原料與石墨烯和活化劑的混合可以加入分散劑也可以不加分散劑;
所述分散劑包含但不局限于水,有機(jī)溶劑,無機(jī)酸(濃或?。扇苄詿o機(jī)堿水溶液,可溶性無機(jī)鹽的有機(jī)溶液或水溶液。分散劑(體積,毫升)與固體物料(質(zhì)量,克)的比例控制在1毫升/克到100毫升/克 (1 - 100 ml/g)之間。
所述的有機(jī)溶劑可以包含但不局限于液體醇、丙酮、乙醚、其它液體含氧有機(jī)溶劑中的一種。
所述的無機(jī)酸(濃或?。镠3PO4;所述無機(jī)酸(濃或?。┲杏行ЫM分的質(zhì)量百分含量介于1%到85%(1 - 85%)之間。
所述可溶性無機(jī)堿包含但不局限于NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3中的一種;所述可溶性無機(jī)堿水溶液中無機(jī)堿的質(zhì)量百分含量介于0.5%到100%(0.5 - 100%)之間;
所述的可溶性無機(jī)鹽為ZnCl2;所述可溶性無機(jī)鹽水溶液中無機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0.01%到432%(0.01 - 432%)之間。所述可溶性無機(jī)鹽有機(jī)溶液中無機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0.01%到40%(0.01 - 40%)之間;
如上所述的活化劑包含但不局限于KOH、NaOH、ZnCl2、K2CO3、Na2CO3、H3PO4、H2SO4中的一種;其中無機(jī)酸(濃或稀)中有效組分的質(zhì)量百分含量介于1%到98%(1 - 98%)之間。
如上所述的生物質(zhì)原料與石墨烯的質(zhì)量比為0:10 到10:0(0:10 – 10:0);
如上所述的固體物料與活化劑的質(zhì)量比為1:(0.1 - 10);
如上所述的超聲的頻率為20千赫茲到30千赫茲(20 - 30 kHz),功率密度500瓦到1000瓦(500 - 1000 w),時(shí)間10分鐘到30小時(shí)(10 min - 30 h),溫度20攝氏度到60攝氏度(20 - 60 ℃)。
如上所述的攪拌采用磁力或/機(jī)械攪拌,時(shí)間為3小時(shí)到60小時(shí)(3 - 60 h),攪拌溫度20攝氏度到60攝氏度(20 - 60 ℃)。
如上所述的高速剪切機(jī)的工作溫度為20攝氏度到60攝氏度(20 - 60 ℃)可調(diào);轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分到3000轉(zhuǎn)/分(50 - 3000 rpm)可調(diào);剪切時(shí)間為0.5小時(shí)到72小時(shí)(0.5 - 72 h)可調(diào);剪切中所加分散劑可以是水;
如上所述的浸漬時(shí)間為2小時(shí)到144小時(shí)(2 - 144 h)可調(diào);浸漬溫度為20攝氏度到60攝氏度(20 - 60 ℃)可調(diào);
所述球磨的球磨球可以是不銹鋼球、瑪瑙球、氧化鋯球、氧化鋁球或碳化硅球等其中的一種;球的直徑為1毫米到15毫米(1 - 15 mm);球磨罐的材質(zhì)可以是不銹鋼、瑪瑙或氧化鋯;球料比(質(zhì)量比)為15 - 150:1;球磨轉(zhuǎn)速為:50轉(zhuǎn)/分到580轉(zhuǎn)/分(50 - 580 rpm);氣體是空氣、氮?dú)?、氬氣或氦氣中的一種以上;球磨時(shí)間為0.5小時(shí)到72小時(shí)(0.5 - 72 h);
如上所述的加入分散劑混合時(shí),所述固液分離使用包括但不局限于平均孔徑在0.2微米到20微米之間(0.2 - 20 μm)的多孔聚合物(如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯和纖維素)袋或膜。多孔聚合物袋有利于液固分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出。
三、步驟3中的具體步驟包含如下:
如上所述的固體物料的活化溫度為350攝氏度到1050攝氏度(350 – 1050 ℃);活化時(shí)間為 20分鐘到96小時(shí)(20 min – 96 h);活化中通入的氣體為氮?dú)?、氬氣、氦氣、氨氣中的一種;
所述氨氣可以是純氨氣也可以是氨氣與氮?dú)?、氬氣、氦氣等惰性氣體之一的混合氣;所述氨氣混合氣中氨氣的體積分?jǐn)?shù)介于1%到99%(1 – 99%)之間;
如上所述的活化后物料的洗滌為水、水溶性無機(jī)酸、水溶性有機(jī)酸、水溶性無機(jī)堿、水溶性有機(jī)堿中的一種;
所述的水溶性無機(jī)酸(濃或稀)包含但不局限于H2SO4、H3PO4、HCl、HNO3、HClO4、HClO3S中的一種;所述的水溶性無機(jī)酸(濃或?。┲杏行ЫM分的質(zhì)量百分含量介于1%到98%(1 - 98%)之間。所述的水溶性無機(jī)堿包含但不局限于NaOH、KOH、Na2CO3、NH3?H2O、K2CO3中的一種;所述的水溶性無機(jī)堿水溶液中無機(jī)堿的質(zhì)量百分含量介于0.5%到50%(0.5 - 50%)之間。所述的水溶性有機(jī)酸(濃或?。┌痪窒抻谒苄缘聂人峒捌溲苌铩⑺苄缘幕撬峒捌溲苌?、水溶性的亞磺酸及其衍生物、水溶性的硫羧酸及其衍生物中的一種;所述的水溶性有機(jī)酸(濃或?。┲杏行ЫM分的質(zhì)量百分含量介于1%到60%(1 - 60%)之間;所述的水溶性有機(jī)堿(濃或?。┌痪窒抻谒苄缘陌奉惢衔?、水溶性的醇的堿金屬鹽類、水溶性生物堿、吡啶中的一種;所述的水溶性有機(jī)堿(濃或稀)中有效組分的質(zhì)量百分含量介于0.5%到60%(0.5-60%)之間。
如上所述的固液分離使用包括但不局限于平均孔徑在0.2微米到20微米之間(0.2 - 20 μm)的多孔聚合物(如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯和纖維素)袋或膜。多孔聚合物袋有利于液固分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出。
如上所述該方法中得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料固體可以采用-50攝氏度(-50 ℃)冷凍干燥,干燥時(shí)間為10小時(shí)到96小時(shí)(10 - 96 h), 可獲得活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;采用鼓風(fēng)或真空干燥,溫度為70攝氏度到120攝氏度(70 - 120 ℃),干燥時(shí)間為2小時(shí)到96小時(shí)(2 - 96 h);可獲得活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
四、步驟4的具體步驟包含如下:
如上所述的硫與活性炭/石墨烯復(fù)合材料的復(fù)合方式使用包含但不局限于液相浸漬法、加熱熔融法、高能球磨法、溶劑熱法、沉淀法中的一種;
所述液相浸漬法的具體步驟如下:(1)硫源分散;(2)硫源與活性炭/石墨烯復(fù)合材料混合,固液分離,干燥,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;
如上所述液相浸漬法制備的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料中的硫的質(zhì)量百分含量介于10%到90%(10 – 90%)之間;
如上所述的液相浸漬法中的硫源包含但不局限于硫粉、硫脲、 (NH4)2S、(NH4)2S2O8、H2S、NaHSO3、Na2S2O3、Na2SO3、Na2SO4、CS2、硫醇、硫醚、砜、亞砜、硫葉立德、硫酚、硫取代醛、硫取代酮、硫取代胺、硫取代酰胺、硫取代羧酸、硫取代羧酸的衍生物、硫代醇胺、含硫雜環(huán)化合物、二硫化物、多硫化物、異硫氰酸鹽、有機(jī)含硫聚合物等其中的一種;
如上所述的含硫有機(jī)化合物使用有機(jī)溶劑為分散劑;如上所述的硫粉、含硫無機(jī)化合物使用表面活性劑的水溶液為分散劑;分散劑(體積,毫升)與活性炭/石墨烯復(fù)合材料(質(zhì)量,克)的比例控制在1毫升/克到100毫升/克 (1 - 100 ml/g)之間。
如上所述的有機(jī)溶劑包含但不局限于液體醇類、液體胺類、液體醇胺類、液體酮類、液體醚類、液體酯類、液體羧酸類、液體醛類、液體雜環(huán)化合物、液體砜、液體亞砜、液體酰胺類、苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙腈中的一種;
如上所述的表面活性劑包含但不限于季銨化合物、硫酸化油、高級(jí)脂肪醇硫酸酯類、肥皂類、脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物、烷基萘磺酸化物、卵磷脂、氨基酸性兩性離子表面活性劑、甜菜堿型兩性離子表面活性劑、脂肪酸甘油酯、多元醇、聚氧乙烯型非離子表面活性劑、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一種;所述表面活性劑水溶液的濃度介于0.0001摩爾/升到0.5摩爾/升(0.0001 - 0.5 mol/L)之間;
所述液相浸漬法中硫源與活性炭/石墨烯復(fù)合材料的混合方法可以采用浸漬、超聲、攪拌、球磨、高速剪切中的一種;
所述液相浸漬法中反應(yīng)溫度介于20攝氏度到100攝氏度(20 – 100 ℃)之間;反應(yīng)時(shí)間介于0.5小時(shí)到144小時(shí)(0.5 – 144 h)之間;
所述加熱熔融法的具體步驟如下:(1)硫源與活性炭/石墨烯復(fù)合材料混合熱處理,得到粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;(2)粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料提純,固液分離,干燥,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;
如上所述加熱熔融法制備的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料中的硫的質(zhì)量百分含量為10%到90%(10 – 90%)之間可調(diào);
如上所述的加熱熔融法中的硫源包含但不局限于硫粉、硫脲、固體硫醇、固體硫醚、固體砜、固體亞砜、固體硫葉立德、固體硫酚、固體硫取代醛、固體硫取代酮、固體硫取代酰胺、固體硫取代羧酸、固體硫取代羧酸的衍生物、固體含硫雜環(huán)化合物、固體有機(jī)二硫化物、固體有機(jī)多硫化物、固體異硫氰酸鹽、固體有機(jī)含硫聚合物等其中的一種;
如上所述的加熱熔融法中硫源與活性炭/石墨烯復(fù)合材料的混合方式為機(jī)械混合、超聲混合中的一種;所述機(jī)械混合包含球磨或攪拌;
所述加熱熔融法中活性炭/石墨烯充硫的加熱溫度為100攝氏度到1000攝氏度(100 – 1000 ℃),加熱時(shí)間為0.5小時(shí)到96小時(shí)(0.5 – 96 h),保護(hù)氣為氮?dú)?、氬氣、氦氣中的一種,得到粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;
所述粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的提純使用包括熱處理、洗滌方法中的一種;
所述粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的提純的熱處理溫度為200攝氏度到500攝氏度(200 – 500 ℃),加熱時(shí)間為0.5小時(shí)到96小時(shí)(0.5 – 96 h);保護(hù)氣為氮?dú)?、氬氣、氦氣中的一種;
如上所述的粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的洗滌所用的溶劑包含但不局限于水、液體醇類、液體胺類、液體醇胺類、液體酮類、液體醚類、液體酯類、液體羧酸類、液體醛類、液體雜環(huán)化合物、液體砜、液體亞砜、液體酰胺類、苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙腈等其中的一種;
所述粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的提純使用包括機(jī)械/磁力攪拌、超聲中的一種。
所述高能球磨法的具體步驟如下:(1)硫源與活性炭/石墨烯復(fù)合材料混合研磨,得到粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;(2)粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料提純,固液分離,干燥,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;
如上所述高能球磨法制備的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料中的硫的質(zhì)量百分含量介于10%到90%(10 – 90%)之間;
所述高能球磨法中的硫源包含但不局限于硫粉、硫脲、硫醇、硫醚、砜、亞砜、硫葉立德、硫酚、硫取代醛、硫取代酮、硫取代酰胺、硫取代羧酸、硫取代羧酸的衍生物、含硫雜環(huán)化合物、二硫化物、多硫化物、異硫氰酸鹽、有機(jī)含硫聚合物等其中的一種;
球磨中可以加入分散劑也可以不加入分散劑;進(jìn)入分散劑后進(jìn)行固液分離得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;
球磨時(shí)的分散劑可以是液體硫源、水、有機(jī)溶劑中的一種;分散劑(體積,毫升)與固體混合物(質(zhì)量,克)的比介于1毫升/克到100毫升/克(1 – 100 ml/g)之間;
所述有機(jī)溶劑包含但不局限于液體醇類、液體胺類、液體醇胺類、液體酮類、液體醚類、液體酯類、液體羧酸類、液體醛類、液體雜環(huán)化合物、液體砜、液體亞砜、液體酰胺類、苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙腈中的一種;
如上所述的高速球磨法制備的粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料洗滌所用的溶劑包含但不局限于水、液體醇類、液體胺類、液體醇胺類、液體酮類、液體醚類、液體酯類、液體羧酸類、液體醛類、液體雜環(huán)化合物、液體砜、液體亞砜、液體酰胺類、苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙腈中的一種;
所述粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的洗滌使用包含機(jī)械/磁力攪拌、超聲中的一種。
所述沉淀法的具體步驟如下:硫源溶液與活性炭/石墨烯復(fù)合材料混合,加入沉淀劑,固液分離,干燥,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;
所述沉淀法制備的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料中的硫的質(zhì)量百分含量為10%到90%(10 – 90%)之間可調(diào);硫源包含但不限于NaSx、(NH4)2S、(NH4)2S2O8、NaHSO3、Na2S2O3、Na2SO3、H2S、SO2、SO3、Na2SO4中的一種;
所述硫源與活性炭/石墨烯復(fù)合材料混合要加入分散劑;
所述硫源與活性炭/石墨烯復(fù)合材料混合的分散劑是水,醇胺類;分散劑(體積,毫升)與固體混合物(質(zhì)量,克)的比介于1毫升/克到100毫升/克(1 – 100 mL/g)之間;
所述硫源與活性炭/石墨烯復(fù)合材料的混合方式包含但不限于磁力或機(jī)械攪拌混合、超聲混合中的一種;
所述的沉淀劑包含但不限于鹽酸、硫酸、硝酸、SO2、SO3、H2S中的一種;其中無機(jī)酸(濃或?。┲杏行ЫM分的質(zhì)量百分含量介于1%到98%(1 - 98%)之間;所述H2S、SO2、SO3中的有效組分的體積百分含量介于1%到100%(1 – 100%)之間;其余組分為氮?dú)狻鍤?、氦氣中的一種;
如上所述的粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料洗滌所用的溶劑為水;
所述的粗制的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的洗滌方式包含但不限于攪拌、超聲中的一種;
所述溶劑熱法的具體步驟如下:(1)硫源,溶劑與活性炭/石墨烯復(fù)合材料混合,溶劑熱反應(yīng),固液分離,得到粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;(2)復(fù)合材料提純,固液分離,干燥,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料;
如上所述的溶劑熱法制備的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料中的硫的質(zhì)量百分含量介于10%到90%(10 – 90%)之間;
所述的溶劑熱法中的硫源包含但不局限于硫粉、NaSx、(NH4)2S、(NH4)2S2O8、H2S、NaHSO3、Na2S2O3、Na2SO3、Na2SO4、CS2、硫醇、硫醚、砜、亞砜、硫葉立德、硫酚、硫取代醛、硫取代酮、硫取代酰胺、硫取代羧酸、硫取代羧酸的衍生物、含硫雜環(huán)化合物、二硫化物、多硫化物、異硫氰酸鹽、有機(jī)含硫聚合物等其中的一種;
如上所述的溶劑熱法中所用溶劑包含但不局限于水、液體醇類、液體胺類、液體醇胺類、液體酮類、液體醚類、液體酯類、液體羧酸類、液體醛類、液體雜環(huán)化合物、液體砜、液體亞砜、液體酰胺類、苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙腈等其中的一種;
如上所述的溶劑熱法的反應(yīng)溫度為80攝氏度到400攝氏度(80 – 400 ℃)之間;反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)到96小時(shí)(1 – 96 h)之間;
如上所述的粗制硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料洗滌所用的溶劑包含但不局限于水、液體醇類、液體醇胺類、液體酮類、液體醚類、液體酯類、液體羧酸類、液體醛類、液體雜環(huán)化合物、液體砜、液體亞砜、液體酰胺類、苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙腈等其中的一種;
所述粗制的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料洗滌過程中采用磁力/機(jī)械攪拌,超聲中的一種;
上述制備方法中涉及到的浸漬、超聲、攪拌、高速剪切、球磨、固液分離、干燥的具體操作方式如下:
所述的浸漬時(shí)間為2小時(shí)到144小時(shí)(2 - 144 h)可調(diào);浸漬溫度為20攝氏度到60攝氏度(20 - 60 ℃)可調(diào);
所述的超聲的頻率為20千赫茲到30千赫茲(20 - 30 kHz),功率密度500瓦到1000瓦(500 - 1000 w),時(shí)間10分鐘到30小時(shí)(10 min - 30 h),溫度20攝氏度到60攝氏度(20 - 60 ℃);
所述的攪拌采用磁力或/機(jī)械攪拌,時(shí)間為3小時(shí)到60小時(shí)(3 - 60 h),攪拌溫度20攝氏度到60攝氏度(20 - 60 ℃);
所述的高速剪切機(jī)的工作溫度為20攝氏度到60攝氏度(20 - 60 ℃)可調(diào);轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分到3000轉(zhuǎn)/分(50 - 3000 rpm)可調(diào);剪切時(shí)間為0.5小時(shí)到72小時(shí)(0.5 - 72 h)可調(diào);
所述球磨中的球磨球可以是不銹鋼球、瑪瑙球、氧化鋯球、氧化鋁球或碳化硅球等其中的一種;球的直徑為1毫米到15毫米(1 - 15 mm);球磨罐的材質(zhì)可以是不銹鋼、瑪瑙或氧化鋯;球料比(質(zhì)量比)為15 - 150:1;球磨轉(zhuǎn)速為:50轉(zhuǎn)/分到580轉(zhuǎn)/分(50 - 580 rpm);氣體是空氣、氮?dú)狻鍤饣蚝庵械囊环N以上;球磨時(shí)間為0.5小時(shí)到72小時(shí)(0.5 - 72 h);
上述與硫復(fù)合后的含硫復(fù)合材料的固液分離包含但不局限于使用平均孔徑在0.2微米到20微米之間(0.2 - 20 μm)的多孔聚合物(如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯和纖維素)袋或膜。多孔聚合物袋有利于液固分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;
如上所述的固液分離得到的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料固體可以采用-50攝氏度(-50 ℃)冷凍干燥,干燥時(shí)間為10小時(shí)到96小時(shí)(10 - 96 h), 可獲得硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;采用鼓風(fēng)或真空干燥,溫度為70攝氏度到120攝氏度(70 - 120 ℃),干燥時(shí)間為2小時(shí)到96小時(shí)(2 - 96 h);可獲得硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
本發(fā)明還提供了一種所述的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的應(yīng)用,所述的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料應(yīng)用于鋰硫電池中。在相同測(cè)試條件下,該復(fù)合材料作為正極材料組裝的鋰硫電池的綜合性能明顯優(yōu)于同類正極材料作為正極材料組裝的鋰硫電池的綜合性能。
硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料能應(yīng)用于鋰硫電池,所得鋰硫電池,硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料為正極材料,負(fù)極為石墨烯/鋰或者金屬鋰片,比電容量大于600毫安時(shí)/克,電池循環(huán)1000次以上后仍然保留500毫安時(shí)/克的比電容量,庫(kù)倫效率達(dá)到99.0%以上。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)鋰硫電池的高性能與石墨烯/活性碳的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵都有關(guān),材料的微結(jié)構(gòu)對(duì)材料及其器件的性能有重要的影響。石墨烯和多級(jí)孔活性碳對(duì)硫黃具有協(xié)同的吸附或雜化鍵合作用。電池的高性能與硫在活性炭/石墨烯的原子團(tuán)簇的分散態(tài)密切相關(guān)。
硫黃可以以原子團(tuán)簇的形態(tài)存在于活性碳的孔中,也可以分散在石墨烯上,還還以同時(shí)被活性碳和石墨烯共同吸附鍵合。
硫黃可以被該石墨烯/活性碳材料上的雜原子所吸附和/或鍵合鉚釘。
本發(fā)明技術(shù)方案的液體主要有三類,一類是活化劑用于活化生物質(zhì),第二類液體用于粗制活性炭/石墨烯復(fù)合材料的提純,第三類液體用做硫源或溶解含硫化合物。當(dāng)用于提純粗制的活性炭/石墨烯復(fù)合材料的液體是無機(jī)水溶液體時(shí),以上三類液體被控制在互溶的范圍之內(nèi),有利于循環(huán)使用;當(dāng)用于提純粗制的活性炭/石墨烯復(fù)合材料的液體時(shí)有機(jī)溶液時(shí),以上三類液體被控制在互溶的范圍之內(nèi),有利于循環(huán)使用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、活性炭原料來源廣泛、廉價(jià)易得、可再生;
2、活性炭/石墨烯復(fù)合材料制備方法簡(jiǎn)便易行、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);
3、將活性炭/石墨烯復(fù)合材料應(yīng)用于鋰硫電池中,一方面可大大減輕電池重量,減小電池內(nèi)阻,提高電極材料的導(dǎo)電性能,提高電池比容量和綜合性能;另一方面減小飛梭效應(yīng)、一定程度上減輕硫的體積膨脹對(duì)電池性能造成的影響,提高活性物質(zhì)的利用率;
4、本工藝大部分分散劑、溶劑和活化劑可反復(fù)循環(huán)使用,成本低;
5、硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的工藝制備過程步驟簡(jiǎn)單,效率高,能耗低,并可實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)。
6、本發(fā)明所制備的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料由硫,活性炭和石墨烯組成,活性炭和石墨烯各自與硫復(fù)合后均可用做鋰硫電池正極材料,活性炭與石墨烯協(xié)同增效作用明顯,在相同測(cè)試條件下,該復(fù)合材料作為正極組裝的鋰硫電池的綜合性能明顯優(yōu)于同類正極材料作為正極組裝的鋰硫電池的綜合性能。
7、電化學(xué)制備的石墨烯二維原子晶體片層的限域表面性能能夠提供強(qiáng)烈的界面作用來控制活性炭/石墨烯復(fù)合材料中孔的大小尺寸,而且該石墨烯質(zhì)量好,缺陷少,具有高導(dǎo)電性,高比表面積,良好的柔性等優(yōu)點(diǎn);
8、石墨烯片大到200微米×200微米以上,同時(shí)摻雜了雜原子且含有大量的微孔與介孔的納米孔道,不僅可以提高鋰硫電池的電子導(dǎo)電率和離子遷移速率也可以通過化學(xué)吸收、物理吸附等來吸附多硫化物,從而有效的抑制穿梭效應(yīng)于此同時(shí)石墨烯的柔性特質(zhì)也可以和多孔碳一起抑制鋰硫電池再充放電過程中形成的體積膨脹,從而使正極材料的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固,從而提高電池的循環(huán)性能和倍率性能;
9、硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料的導(dǎo)電性能好可以實(shí)現(xiàn)鋰硫電池大倍率充放電,可以15分鐘將電池充滿,可以滿足便攜式數(shù)碼電器對(duì)電池快速充放電的要求;
10、石墨烯具有良好的導(dǎo)熱性能,因此石墨烯的加入顯著降低了生物質(zhì)/石墨烯混合物活化制備活性炭/石墨烯復(fù)合材料的溫度,有利于節(jié)約能源;
附圖說明:
圖1是實(shí)施例2制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭復(fù)合材料的SEM圖。從圖中可以看出大量的微孔和介孔長(zhǎng)在石墨烯片上。
圖2 是實(shí)施例2制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料的SEM圖。
圖3是氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫循環(huán)前TEM示意圖。
圖4是氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫循環(huán)100圈后TEM示意圖。
圖5是單質(zhì)硫和氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭的XRD示意圖。
圖6是氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭熱重示意圖。
圖7是實(shí)施例1制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料在1.7 - 2.8V、0.1C電流密度下的循環(huán)效率曲線。首次放電為1101mAh/g。循環(huán)100次后放電電量為715 mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到99.5%。
圖8是實(shí)施例2制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料在1.7 - 2.8V、0.1C電流密度下的循環(huán)效率曲線。首次放電為1687mAh/g。循環(huán)100次后放電電量為785 mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到99.7%。
圖9是實(shí)施例3制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料在1.7 - 2.8V、0.1C電流密度下的循環(huán)效率曲線。首次放電為1231mAh/g。循環(huán)100次后放電電量為661mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到99.9%。
圖10是實(shí)施例4制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料在1.7 - 2.8V、0.1C電流密度下的循環(huán)效率曲線。首次放電為1087mAh/g。循環(huán)100次后放電電量為785 mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到99.8%。
圖11是實(shí)施例5制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料在1.7 - 2.8V、0.1C電流密度下的循環(huán)效率曲線。首次放電為1289 mAh/g。循環(huán)100次后放電電量為420 mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到100%。
圖12是實(shí)施例2制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料在1.7 - 2.8V、1C電流密度下的循環(huán)效率曲線。循環(huán)500次后比容量在500mAh/g。循環(huán)效率達(dá)到99.8%。
圖13是實(shí)施例2制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料在1.7 - 2.8 V、1.5C電流密度下的循環(huán)效率曲線。循環(huán)1000次后比容量在279 mAh/g。循環(huán)效率達(dá)到99.7%。
圖14是實(shí)施例2制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料在1.7~3.0V、掃速為0.01 mV/s的循環(huán)伏安圖。
圖15是實(shí)施例2制備的氮摻雜石墨烯基多級(jí)孔炭載硫復(fù)合材料與石墨烯基多級(jí)孔炭的拉曼圖
圖16是充硫前的比表面積示意圖。
圖17是充硫后的比表面積示意圖。
圖18是充硫前后的孔分布變化示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:(1)將稻殼自然干燥14天,然后將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球,100 g稻殼在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,將球磨后的樣品用三次元振動(dòng)篩篩分,取20目的樣品分別用5% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在70 ℃鼓風(fēng)干燥96小時(shí);(2)將20 g處理后的稻殼,1 00 g石墨烯在50毫升質(zhì)量百分比為10%的KOH水溶液中攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在350攝氏度氮?dú)鈿夥障禄罨?6小時(shí),然后用去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體冷凍干燥10小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將20 g硫粉和10 g活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在10毫升0.0001摩爾/升的P123水溶液中,采用超聲法混合。超聲的頻率為20千赫茲,功率密度為500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度為20攝氏度。所得混合物在20攝氏度下反應(yīng)144小時(shí),然后采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,固體冷凍干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例2:(1)將棗核自然干燥3天,然后將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,200 g棗核在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取50目的樣品分別用5% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥24小時(shí);(2)將100 g生物質(zhì),10 g氮摻雜石墨烯在100毫升質(zhì)量百分比為20%的K2CO3水溶液中攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為20小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在450攝氏度氬氣氣氛下活化84小時(shí),然后依次用1% H2SO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體冷凍干燥30小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將100 g硫脲和50克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在50毫升0.01摩爾/升的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中,與采用超聲法混合。超聲的頻率為30千赫茲,功率密度為800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度為40攝氏度。所得混合物在60攝氏度下反應(yīng)60小時(shí),然后采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,固體冷凍干燥50小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例3:(1)將竹粉自然干燥30天,然后將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,300 g竹粉在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取80目的樣品分別用30% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)固液分離,所得固體在120 ℃鼓風(fēng)干燥1小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g磷摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的NaOH水溶液中超聲混合。超聲頻率為20千赫茲,功率密度500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在500攝氏度氦氣氣氛下活化72小時(shí),然后依次用80% H3PO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得固體冷凍干燥50小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將80 g (NH4)2S2O8和100克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在100毫升0.5 摩爾/升的十六烷基三甲基溴化銨水溶液中,采用超聲法混合。超聲的頻率為25千赫茲,功率密度為1000 w,時(shí)間為30分鐘,溫度為60攝氏度。所得混合物在100攝氏度下反應(yīng)30小時(shí),然后采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,固體冷凍干燥10小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例4:(1)將楊樹木屑自然干燥12小時(shí),然后將200 g楊樹木屑采用超聲波粉碎。超聲的頻率為20 kHz,功率密度500 w,時(shí)間28 h,溫度25 ℃。將超聲粉碎后的樣品用高頻振動(dòng)篩篩分,取100目的樣品分別用30% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80 ℃鼓風(fēng)干燥30小時(shí);(2)將200 g生物質(zhì),10 g硼摻雜石墨烯與固體10 g Na2CO3超聲混合。超聲頻率為25千赫茲,功率密度800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在600攝氏度1% NH3/N2氣氣氛中活化60小時(shí),然后依次用50% HCl水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得固體冷凍干燥96小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g CS2和20克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用機(jī)械攪拌法混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為60小時(shí),溫度20攝氏度。所得混合物在80攝氏度下反應(yīng)100小時(shí),然后采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體在70攝氏度下真空干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例5:(1)將酒精糟70℃真空干燥96小時(shí),然后將200 g酒精糟采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用氣流篩篩分,取40目的樣品分別用80% 磷酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥50小時(shí);(2)將30 g生物質(zhì),1 g硫摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的H3PO4水溶液中超聲混合。超聲頻率為30千赫茲,功率密度1000 w,時(shí)間為1小時(shí),溫度60攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在700攝氏度5% NH3/Ar氣氣氛中活化48小時(shí),然后依次用60% HNO3水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,所得固體在70攝氏度鼓風(fēng)干燥96小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g乙硫醇和30克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在異丙醇中,采用磁力攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為80小時(shí),溫度為40攝氏度。所得混合物在50攝氏度下反應(yīng)75小時(shí),然后采用聚苯乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,固體在100攝氏度下鼓風(fēng)干燥60小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例6:(1)將紅薯渣120℃真空干燥2小時(shí),然后將300 g紅薯渣采用超聲波粉碎。超聲的頻率為30 kHz,功率密度1000 w,時(shí)間2 h,溫度60 ℃。將超聲粉碎后的樣品用滾筒篩篩分,取40目的樣品分別用10% 高氯酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g氮磷共摻雜石墨烯在1000毫升質(zhì)量百分比為10%的ZnCl2水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為30小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在800攝氏度10% NH3/He氣氣氛中活化32小時(shí),然后依次用70% HClO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑15微米)固液分離,所得固體在75攝氏度真空干燥75小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g乙硫醚和60克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在乙醇胺中,采用機(jī)械攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為30小時(shí),溫度為60攝氏度。所得混合物在75攝氏度下反應(yīng)2小時(shí),然后采用聚苯乙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體在120攝氏度下鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例7:(1)將果蔬加工殘?jiān)?00℃鼓風(fēng)干燥36小時(shí),然后將240 g果蔬加工殘?jiān)捎贸暡ǚ鬯?。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用直排過濾篩篩分,取80目的樣品分別用10% HClO3S水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將300 g生物質(zhì),10 g氮硼共摻雜石墨烯在500毫升質(zhì)量百分比為100%的ZnCl2水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為90小時(shí),溫度30攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在900攝氏度50% NH3/N2氣氣氛下活化16小時(shí),然后依次用1% NaOH水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑20微米)固液分離,所得固體在80攝氏度真空干燥60小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將200 g環(huán)丁砜和80克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在乙二胺中,采用磁力攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度為50攝氏度。所得混合物在60攝氏度下反應(yīng)1小時(shí),然后采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,固體在110攝氏度鼓風(fēng)干燥12小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例8:(1)將麥稈自然干燥14天,然后將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球,100 g麥稈在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,將球磨后的樣品用三次元振動(dòng)篩篩分,取20目的樣品分別用5% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在70 ℃鼓風(fēng)干燥96小時(shí);(2)將500 g生物質(zhì),30 g氮硫共摻雜石墨烯在400毫升質(zhì)量百分比為10%的H3PO4水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為50小時(shí),溫度60攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在1050攝氏度90% NH3/N2氣氛中活化0.5小時(shí),然后依次用5% KOH水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在85攝氏度真空干燥45小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將250 g苯并噻吩和40克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在苯中,采用高速剪切混合。高速剪切的的溫度為20攝氏度,轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘,時(shí)間為72小時(shí)。所得混合物在60攝氏度下反應(yīng)100小時(shí),然后采用聚苯乙烯袋(孔徑1微米)固液分離,固體在80攝氏度真空干燥24小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例9:(1)將核桃殼自然干燥3天,然后將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,200 g核桃殼在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取50目的樣品分別用5% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥24小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g磷硫共摻雜石墨烯在550毫升質(zhì)量百分比為5%的ZnCl2乙醇溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為10小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在550攝氏度N2氣氛中活化90小時(shí),然后依次用10%Na2CO3水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得固體在90攝氏度鼓風(fēng)干燥30小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將5 g二甲亞砜和15克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用高速剪切混合。高速剪切的溫度為40攝氏度,時(shí)間為40小時(shí),轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘。所得混合物在30攝氏度下反應(yīng)80小時(shí),采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,固體在75攝氏度真空干燥36小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例10:(1)將木薯皮自然干燥30天,然后將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,300 g木薯皮在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取80目的樣品分別用30% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)固液分離,所得固體在120 ℃鼓風(fēng)干燥1小時(shí);(2)將300 g生物質(zhì),10 g氮磷硫共摻雜石墨烯在1000毫升質(zhì)量百分比為30%的ZnCl2乙醇溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為140小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑15微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在650攝氏度Ar氣氛中活化75小時(shí),然后依次用10% H2SO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得固體在100攝氏度鼓風(fēng)干燥15小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將50 g烯丙基硫葉立德和25克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在正丁酮中,采用高速剪切混合。高速剪切的溫度為60攝氏度,時(shí)間為1小時(shí),轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘。所得混合物在40攝氏度下反應(yīng)5小時(shí),采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體在80攝氏度真空干燥5小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例11:(1)將棉花殼自然干燥12小時(shí),然后將200 g棉花殼采用超聲波粉碎。超聲的頻率為20 KHz,功率密度500 w,時(shí)間28 h,溫度25 ℃。將超聲粉碎后的樣品用高頻振動(dòng)篩篩分,取100目的樣品分別用30% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80 ℃鼓風(fēng)干燥30小時(shí);(2)將20 g生物質(zhì),100 g磷硼共摻雜石墨烯在400毫升質(zhì)量百分比為80%的H3PO4水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為30小時(shí),溫度40攝氏度,轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑20微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在750攝氏度氦氣氣氛中活化50小時(shí),然后依次用50%K2CO3水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,所得固體在110攝氏度鼓風(fēng)干燥8小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g苯硫酚和35克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在1,4-二氧六環(huán)中,采用高速剪切混合。高速剪切的溫度為20攝氏度,時(shí)間為48小時(shí),轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘。所得混合物在70攝氏度下反應(yīng)1小時(shí),采用聚丙烯袋(孔徑10微米)固液分離,固體在70攝氏度真空干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例12:(1)將油粕70℃真空干燥96小時(shí),然后將200 g油粕采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 KHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用氣流篩篩分,取40目的樣品分別用80% 磷酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥50小時(shí);(2)將350 g生物質(zhì),10 g氮硫硼共摻雜石墨烯在200毫升質(zhì)量百分比為400%的ZnCl2水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為1小時(shí),溫度60攝氏度,轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑5微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在850攝氏度NH3氣氛中活化40小時(shí),然后依次用10% CH3COOH水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑10微米)固液分離,所得固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將300 g硫代甲醛和55克活性炭/石墨烯復(fù)合材料采用高速剪切混合。高速剪切的溫度為30攝氏度,時(shí)間為24小時(shí),轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘。所得混合物在90攝氏度反應(yīng)50小時(shí),采用聚丙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體在85攝氏度真空干燥12小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例13:(1)將香蒲絨120℃真空干燥2小時(shí),然后將300 g香蒲絨采用超聲波粉碎。超聲的頻率為30 KHz,功率密度1000 w,時(shí)間2 h,溫度60 ℃。將超聲粉碎后的樣品用滾筒篩篩分,取40目的樣品分別用10% 高氯酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將150 g生物質(zhì),10 g磷硫硼共摻雜石墨烯在800毫升質(zhì)量百分比為80%的ZnCl2水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為56小時(shí),溫度20攝氏度,轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑10微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在950攝氏度氮?dú)鈿夥罩谢罨?0小時(shí),然后依次采用5%草酸水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80攝氏度真空干燥96小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球與100 g硫代乙酰胺和65克活性炭/石墨烯復(fù)合材料在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,所得混合物在90攝氏度反應(yīng)50小時(shí),采用聚丙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體在85攝氏度真空干燥12小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例14:(1)將杉木屑100℃鼓風(fēng)干燥36小時(shí),然后將240 g杉木屑采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 KHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用直排過濾篩篩分,取80目的樣品分別用10% HClO3S水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將20 g生物質(zhì),100 g石墨烯在50毫升質(zhì)量百分比為10%的KOH水溶液中攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在1000攝氏度氬氣氣氛中活化10小時(shí),然后依次采用30%甲酸水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在95攝氏度鼓風(fēng)干燥50小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,100 g 2-巰基嘧啶和75克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在四氫呋喃中,在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,所得混合物在70攝氏度下反應(yīng)1小時(shí),采用聚丙烯袋(孔徑10微米)固液分離,固體在70攝氏度真空干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例15:(1)將玉米芯自然干燥14天,然后將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球,100 g玉米芯在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,將球磨后的樣品用三次元振動(dòng)篩篩分,取20目的樣品分別用5% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在70 ℃鼓風(fēng)干燥96小時(shí);(2)將100 g生物質(zhì),10 g氮摻雜石墨烯在100毫升質(zhì)量百分比為20%的K2CO3水溶液中攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為20小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在500攝氏度氦氣氣氛中活化2小時(shí),然后依次用60%三氟乙酸水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得固體在100攝氏度鼓風(fēng)干燥20小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,100 g 2-呋喃硫代羧酸和85克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在異戊酸二乙酯中,在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,所得混合物在40攝氏度下反應(yīng)5小時(shí),采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體在80攝氏度真空干燥5小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例16:(1)將小桉樹廢棄物自然干燥3天,然后將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,200 g小桉樹廢棄物在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取50目的樣品分別用5% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥24小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g磷摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的NaOH水溶液中超聲混合。超聲頻率為20千赫茲,功率密度500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在600攝氏度氮?dú)鈿夥罩谢罨?小時(shí),然后依次用1%吡啶水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥4小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將500.0 g直徑為8 - 15 mm的碳化硅球磨球,100 g 2-呋喃硫代羧酸和85克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在異戊酸二乙酯中,在空氣保護(hù)下密封至瑪碳化硅罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將碳化硅球取出,所得混合物在30攝氏度下反應(yīng)80小時(shí),采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,固體在75攝氏度真空干燥36小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例17:(1)將茶/咖啡渣自然干燥30天,然后將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,300 g茶/咖啡渣在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取80目的樣品分別用30% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)固液分離,所得固體在120 ℃鼓風(fēng)干燥1小時(shí);(2)將200 g生物質(zhì),10 g硼摻雜石墨烯與固體10 g Na2CO3超聲混合。超聲頻率為25千赫茲,功率密度800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在800攝氏度氮?dú)鈿夥罩谢罨?小時(shí),然后依次用5%甲胺水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在110攝氏度鼓風(fēng)干燥12小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將100 g硫代苯甲酸和30克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在乙酸中,采用超聲波混合。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。所得混合物在30攝氏度下反應(yīng)80小時(shí),采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,固體在75攝氏度真空干燥36小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例18:(1)將醋糟自然干燥12小時(shí),然后將200 g醋糟采用超聲波粉碎。超聲的頻率為20 kHz,功率密度500 w,時(shí)間28 h,溫度25 ℃。將超聲粉碎后的樣品用高頻振動(dòng)篩篩分,取100目的樣品分別用30% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80 ℃鼓風(fēng)干燥30小時(shí);(2)將30 g生物質(zhì),1 g硫摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的H3PO4水溶液中超聲混合。超聲頻率為30千赫茲,功率密度1000 w,時(shí)間為1小時(shí),溫度60攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在400攝氏度氨氣氣氛下活化60小時(shí),然后依次用10%甲醇鈉水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在70攝氏度真空干燥85小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將100 g硫代乙醇胺和40克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在苯甲醛中,采用超聲波混合。超聲的頻率為30 kHz,功率密度1000 w,時(shí)間2 h,溫度60 ℃。所得混合物在60攝氏度下反應(yīng)100小時(shí),然后采用聚苯乙烯袋(孔徑1微米)固液分離,固體在80攝氏度真空干燥24小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例19:(1)將柚木鋸末70℃真空干燥96小時(shí),然后將200 g柚木鋸末采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用氣流篩篩分,取40目的樣品分別用80% 磷酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥50小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g氮磷共摻雜石墨烯在1000毫升質(zhì)量百分比為10%的ZnCl2水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為30小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在500攝氏度氮?dú)鈿夥障禄罨?0小時(shí),然后依次用30%希夫堿水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑3微米)固液分離,所得固體在115攝氏度鼓風(fēng)干燥5小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將100 g TiS2和60克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在0.2摩爾/升山梨醇水溶液中,采用超聲波混合。超聲的頻率為20 kHz,功率密度500 w,時(shí)間28 h,溫度25 ℃。所得混合物在60攝氏度下反應(yīng)1小時(shí),然后采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,固體在110攝氏度鼓風(fēng)干燥12小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例20:(1)將椰棗核120℃真空干燥2小時(shí),然后將300 g椰棗核采用超聲波粉碎。超聲的頻率為30 kHz,功率密度1000 w,時(shí)間2 h,溫度60 ℃。將超聲粉碎后的樣品用滾筒篩篩分,取40目的樣品分別用10% 高氯酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將300 g生物質(zhì),10 g氮硼共摻雜石墨烯在500毫升質(zhì)量百分比為100%的ZnCl2水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為90小時(shí),溫度30攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在750攝氏度氬氣氣氛中活化1小時(shí),然后依次用50%丁胺水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑20微米)固液分離,所得固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥3小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將50 g Na2Sx和30克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在0.4摩爾/升分散在0.1摩爾/升卵磷脂水溶液中,采用超聲波混合。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間30 h,溫度60 ℃。所得混合物在75攝氏度下反應(yīng)2小時(shí),然后采用聚苯乙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體在120攝氏度下鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例21:(1)將松針100℃鼓風(fēng)干燥36小時(shí),然后將240 g松針采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用直排過濾篩篩分,取80目的樣品分別用10% HClO3S水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將500 g生物質(zhì),30 g氮硫共摻雜石墨烯在400毫升質(zhì)量百分比為10%的H3PO4水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為50小時(shí),溫度60攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在350攝氏度氮?dú)鈿夥障禄罨?6小時(shí),然后用去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體冷凍干燥10小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將1 g胱氨酸和50克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在N,N-二甲基甲酰胺中,采用機(jī)械攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為60小時(shí),溫度20攝氏度。所得混合物在80攝氏度下反應(yīng)100小時(shí),然后采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體在70攝氏度下真空干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例22:(1)將向日葵稈自然干燥14天,然后將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球,100 g向日葵稈在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,將球磨后的樣品用三次元振動(dòng)篩篩分,取20目的樣品分別用5% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在70 ℃鼓風(fēng)干燥96小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g磷硫共摻雜石墨烯在550毫升質(zhì)量百分比為5%的ZnCl2乙醇溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為10小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在450攝氏度氬氣氣氛下活化84小時(shí),然后依次用1% H2SO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體冷凍干燥30小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將1 g聚噻吩和25克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在N-甲基吡咯烷酮中,采用機(jī)械攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為30小時(shí),溫度為60攝氏度。所得混合物在75攝氏度下反應(yīng)2小時(shí),然后采用聚苯乙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體在120攝氏度下鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例23:(1)將藤木鋸末自然干燥3天,然后將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,200 g藤木鋸末在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取50目的樣品分別用5% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥24小時(shí);(2)將300 g生物質(zhì),10 g氮磷硫共摻雜石墨烯在1000毫升質(zhì)量百分比為30%的ZnCl2乙醇溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為140小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑15微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在500攝氏度氦氣氣氛下活化72小時(shí),然后依次用80%H3PO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得固體冷凍干燥50小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將1 g 葡萄糖異硫氰酸胍和35克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在對(duì)二甲苯中,采用磁力攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度為50攝氏度。所得混合物在60攝氏度下反應(yīng)1小時(shí),然后采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,固體在110攝氏度鼓風(fēng)干燥12小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例24:(1)將藻類自然干燥30天,然后將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,300 g藻類在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取80目的樣品分別用30% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)固液分離,所得固體在120 ℃鼓風(fēng)干燥1小時(shí);(2)將20 g生物質(zhì),100 g磷硼共摻雜石墨烯在400毫升質(zhì)量百分比為80%的H3PO4水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為30小時(shí),溫度40攝氏度,轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑20微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在600攝氏度1% NH3/N2氣氣氛中活化60小時(shí),然后依次用50% HCl水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得固體冷凍干燥96小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將20 g硫粉和10 g活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用超聲法混合。超聲的頻率為20千赫茲,功率密度為500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度為20攝氏度。所得混合物在100攝氏度下反應(yīng)96小時(shí),然后在200攝氏度下接著反應(yīng)96小時(shí),除去多余的硫,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例25:(1)將蘆葦自然干燥12小時(shí),然后將200 g蘆葦采用超聲波粉碎。超聲的頻率為20 kHz,功率密度500 w,時(shí)間28 h,溫度25 ℃。將超聲粉碎后的樣品用高頻振動(dòng)篩篩分,取100目的樣品分別用30% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80 ℃鼓風(fēng)干燥30小時(shí);(2)將350 g生物質(zhì),10 g氮硫硼共摻雜石墨烯在200毫升質(zhì)量百分比為400%的ZnCl2水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為1小時(shí),溫度60攝氏度,轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑5微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在700攝氏度5% NH3/Ar氣氣氛中活化48小時(shí),然后依次用60% HNO3水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,所得固體在70攝氏度鼓風(fēng)干燥96小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將100 g硫脲和50克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用超聲法混合。超聲的頻率為30千赫茲,功率密度為800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度為40攝氏度。所得混合物在155攝氏度下反應(yīng)84小時(shí),接著在250攝氏度下反應(yīng)80小時(shí),除去多余的硫,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例26:(1)將酒精糟70℃真空干燥96小時(shí),然后將200 g酒精糟采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用氣流篩篩分,取40目的樣品分別用80% 磷酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥50小時(shí);(2)將150 g生物質(zhì),10 g磷硫硼共摻雜石墨烯在800毫升質(zhì)量百分比為80%的ZnCl2水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為56小時(shí),溫度20攝氏度,轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑10微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在800攝氏度10% NH3/He氣氣氛中活化32小時(shí),然后依次用70% HClO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑15微米)固液分離,所得固體在75攝氏度真空干燥75小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將80 g 谷胱甘肽和100克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用超聲法混合。超聲的頻率為25千赫茲,功率密度為1000 w,時(shí)間為30分鐘,溫度為60攝氏度。所得混合物在200攝氏度下反應(yīng)80小時(shí),接著在300攝氏度下反應(yīng)60小時(shí),除去多余的硫,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例27:(1)將糠醛渣120℃真空干燥2小時(shí),然后將300 g糠醛渣采用超聲波粉碎。超聲的頻率為30 kHz,功率密度1000 w,時(shí)間2 h,溫度60 ℃。將超聲粉碎后的樣品用滾筒篩篩分,取40目的樣品分別用10% 高氯酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將20 g生物質(zhì),100 g石墨烯在50毫升質(zhì)量百分比為10%的KOH水溶液中攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在900攝氏度50% NH3/N2氣氣氛下活化16小時(shí),然后依次用1% NaOH水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑20微米)固液分離,所得固體在80攝氏度真空干燥60小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g 蘭索拉唑硫醚和20克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用機(jī)械攪拌法混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為60小時(shí),溫度20攝氏度。所得混合物在300攝氏度下反應(yīng)70小時(shí),接著在350攝氏度下反應(yīng)50小時(shí),除去多余的硫,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例28:(1)將油橄欖殘?jiān)鼮V餅100℃鼓風(fēng)干燥36小時(shí),然后將240 g油橄欖殘?jiān)鼮V餅采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用直排過濾篩篩分,取80目的樣品分別用10% HClO3S水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將100 g生物質(zhì),10 g氮摻雜石墨烯在100毫升質(zhì)量百分比為20%的K2CO3水溶液中攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為20小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在1050攝氏度90% NH3/N2氣氣氛中活化0.5小時(shí),然后依次用5% KOH水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在85攝氏度真空干燥45小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g雙二甲苯基砜和30克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用磁力攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為80小時(shí),溫度為40攝氏度。所得混合物在400攝氏度下反應(yīng)60小時(shí),接著在400攝氏度下反應(yīng)40小時(shí),除去多余的硫,得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例29:(1)將楮皮自然干燥14天,然后將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球,100 g楮皮在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,將球磨后的樣品用三次元振動(dòng)篩篩分,取20目的樣品分別用5% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在70 ℃鼓風(fēng)干燥96小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g磷摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的NaOH水溶液中超聲混合。超聲頻率為20千赫茲,功率密度500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在550攝氏度N2氣氛中活化90小時(shí),然后依次用10%Na2CO3水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得固體在90攝氏度鼓風(fēng)干燥30小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g二正十二烷基亞砜和60克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用機(jī)械攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為30小時(shí),溫度為60攝氏度。所得混合物在500攝氏度下反應(yīng)50小時(shí),接著在450攝氏度下反應(yīng)20小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例30:(1)將梅核自然干燥3天,然后將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,200 g梅核在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取50目的樣品分別用5% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥24小時(shí);(2)將200 g生物質(zhì),10 g硼摻雜石墨烯與固體10 g Na2CO3超聲混合。超聲頻率為25千赫茲,功率密度800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在650攝氏度Ar氣氛中活化75小時(shí),然后依次用10% H2SO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得固體在100攝氏度鼓風(fēng)干燥15小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將200 g手性樟腦硫葉立德和80克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用磁力攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度為50攝氏度。所得混合物在600攝氏度下反應(yīng)40小時(shí),接著在500攝氏度下反應(yīng)0.5小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例31:(1)將竹粉自然干燥30天,然后將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,300 g竹粉在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取80目的樣品分別用30% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)固液分離,所得固體在120 ℃鼓風(fēng)干燥1小時(shí);(2)將30 g生物質(zhì),1 g硫摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的H3PO4水溶液中超聲混合。超聲頻率為30千赫茲,功率密度1000 w,時(shí)間為1小時(shí),溫度60攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在750攝氏度氦氣氣氛中活化50小時(shí),然后依次用50%K2CO3水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,所得固體在110攝氏度鼓風(fēng)干燥8小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將250 g對(duì)苯二硫粉和40克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用高速剪切混合。高速剪切的的溫度為20攝氏度,轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘,時(shí)間為72小時(shí)。所得混合物在700攝氏度下反應(yīng)30小時(shí),然后采用間二甲苯洗滌在磁力攪拌下洗滌。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度為50攝氏度。采用聚苯乙烯袋(孔徑1微米)固液分離,固體在80攝氏度鼓風(fēng)干燥24小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例32:(1)將楊樹木屑自然干燥12小時(shí),然后將200 g楊樹木屑采用超聲波粉碎。超聲的頻率為20 kHz,功率密度500 w,時(shí)間28 h,溫度25 ℃。將超聲粉碎后的樣品用高頻振動(dòng)篩篩分,取100目的樣品分別用30% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80 ℃鼓風(fēng)干燥30小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g氮磷共摻雜石墨烯在1000毫升質(zhì)量百分比為10%的ZnCl2水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為30小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在850攝氏度NH3氣氛中活化40小時(shí),然后依次用10% CH3COOH水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑10微米)固液分離,所得固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將5 g二苯甲酮和15克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用高速剪切混合。高速剪切的溫度為40攝氏度,時(shí)間為40小時(shí),轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘。所得混合物在800攝氏度下反應(yīng)20小時(shí),然后采用甲苯在機(jī)械攪拌下洗滌。機(jī)械攪拌的時(shí)間為30小時(shí),溫度為60攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,固體在75攝氏度真空干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例33:(1)將燕麥殼70℃真空干燥96小時(shí),然后將200 g燕麥殼采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用氣流篩篩分,取40目的樣品分別用80% 磷酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥50小時(shí);(2)將300 g生物質(zhì),10 g氮硼共摻雜石墨烯在500毫升質(zhì)量百分比為100%的ZnCl2水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為90小時(shí),溫度30攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在950攝氏度氮?dú)鈿夥罩谢罨?0小時(shí),然后依次采用5%草酸水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80攝氏度真空干燥96小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將50 g 2,2-二硫代二苯甲酸和25克活性炭/石墨烯復(fù)合材料采用高速剪切混合。高速剪切的溫度為60攝氏度,時(shí)間為1小時(shí),轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分鐘。所得混合物在900攝氏度下反應(yīng)10小時(shí),然后采用乙酸乙酯在機(jī)械攪拌下洗滌。機(jī)械攪拌的時(shí)間為60小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例34:(1)將甘蔗渣120℃真空干燥2小時(shí),然后將300 g甘蔗渣采用超聲波粉碎。超聲的頻率為30 kHz,功率密度1000 w,時(shí)間2 h,溫度60 ℃。將超聲粉碎后的樣品用滾筒篩篩分,取40目的樣品分別用10% 高氯酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將500 g生物質(zhì),30 g氮硫共摻雜石墨烯在400毫升質(zhì)量百分比為10%的H3PO4水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為50小時(shí),溫度60攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在1000攝氏度氬氣氣氛中活化10小時(shí),然后依次采用30%甲酸水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在95攝氏度鼓風(fēng)干燥50小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)34、將150 g chaloogenopyrylium和35克活性炭/石墨烯復(fù)合材料采用高速剪切混合。高速剪切的溫度為20攝氏度,時(shí)間為48小時(shí),轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘。所得混合物在1000攝氏度下反應(yīng)0.5小時(shí),然后采用氯仿在超聲中混合。超聲的頻率為25千赫茲,功率密度為1000 w,時(shí)間為30分鐘,溫度為60攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑10微米)固液分離,固體在70攝氏度真空干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例35:(1)將白酒糟100℃鼓風(fēng)干燥36小時(shí),然后將240 g白酒糟采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用直排過濾篩篩分,取80目的樣品分別用10% HClO3S水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g磷硫共摻雜石墨烯在550毫升質(zhì)量百分比為5%的ZnCl2乙醇溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為10小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在500攝氏度氦氣氣氛中活化2小時(shí),然后依次用60%三氟乙酸水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得固體在100攝氏度鼓風(fēng)干燥20小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將300 g 8-巰基喹啉和55克活性炭/石墨烯復(fù)合材料采用高速剪切混合。高速剪切的溫度為30攝氏度,時(shí)間為24小時(shí),轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘。所得混合物在250攝氏度反應(yīng)50小時(shí),然后采用環(huán)己酮在超聲中洗滌。超聲的頻率為30千赫茲,功率密度為800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度為40攝氏度。采用聚丙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體在85攝氏度鼓風(fēng)干燥12小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例36:(1)將造紙邊角料自然干燥14天,然后將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球,100 g造紙邊角料在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,將球磨后的樣品用三次元振動(dòng)篩篩分,取20目的樣品分別用5% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在70 ℃鼓風(fēng)干燥96小時(shí);(2)將300 g生物質(zhì),10 g氮磷硫共摻雜石墨烯在1000毫升質(zhì)量百分比為30%的ZnCl2乙醇溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為140小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑15微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在600攝氏度氮?dú)鈿夥罩谢罨?小時(shí),然后依次用1%吡啶水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥4小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球與100 g 4-溴-2-三氟甲氧基苯基硫氰酸酯和65克活性炭/石墨烯復(fù)合材料在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,所得混合物在350攝氏度反應(yīng)12小時(shí),然后在四氯化碳中在超聲下洗滌。超聲的頻率為20千赫茲,功率密度為500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度為20攝氏度。采用聚丙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體冷凍干燥10小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例37:(1)將柚子皮自然干燥3天,然后將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,200 g柚子皮在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取50目的樣品分別用5% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥24小時(shí);(2)將20 g生物質(zhì),100 g磷硼共摻雜石墨烯在400毫升質(zhì)量百分比為80%的H3PO4水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為30小時(shí),溫度40攝氏度,轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑20微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在800攝氏度氮?dú)鈿夥罩谢罨?小時(shí),然后依次用5%甲胺水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在110攝氏度鼓風(fēng)干燥12小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,100 g 對(duì)甲基苯脲和75克活性炭/石墨烯復(fù)合材料在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,所得混合物在450攝氏度下反應(yīng)24小時(shí),然后在正丁醇中在磁力攪拌下洗滌。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度為50攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑10微米)固液分離,固體冷凍干燥50小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例38:(1)將生物質(zhì)裂解殘?zhí)孔匀桓稍?0天,然后將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,300 g生物質(zhì)裂解殘?zhí)吭诳諝獗Wo(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取80目的樣品分別用30% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)固液分離,所得固體在120 ℃鼓風(fēng)干燥1小時(shí);(2)將350 g生物質(zhì),10 g氮硫硼共摻雜石墨烯在200毫升質(zhì)量百分比為400%的ZnCl2水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為1小時(shí),溫度60攝氏度,轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑5微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在400攝氏度氨氣氣氛下活化60小時(shí),然后依次用10%甲醇鈉水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在70攝氏度真空干燥85小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,100 g 聚二巰基噻二唑和85克活性炭/石墨烯復(fù)合材料在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,所得混合物在550攝氏度下反應(yīng)5小時(shí),然后采用二硫化碳在機(jī)械攪拌下洗滌。機(jī)械攪拌的時(shí)間為30小時(shí),溫度為60攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體冷凍干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例39:(1)將燕麥殼自然干燥12小時(shí),然后將200 g燕麥殼采用超聲波粉碎。超聲的頻率為20 kHz,功率密度500 w,時(shí)間28 h,溫度25 ℃。將超聲粉碎后的樣品用高頻振動(dòng)篩篩分,取100目的樣品分別用30% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80 ℃鼓風(fēng)干燥30小時(shí);(2)將150 g生物質(zhì),10 g磷硫硼共摻雜石墨烯在800毫升質(zhì)量百分比為80%的ZnCl2水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為56小時(shí),溫度20攝氏度,轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑10微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在500攝氏度氮?dú)鈿夥障禄罨?0小時(shí),然后依次用30%希夫堿水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑3微米)固液分離,所得固體在115攝氏度鼓風(fēng)干燥5小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球與100 g硫代乙酰胺和65克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在二硫化碳中,在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,所得采用正丁醇在超聲中洗滌。超聲的頻率為20千赫茲,功率密度為500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度為20攝氏度。采用聚丙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體在70攝氏度真空干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例40:(1)將廢棄的辣椒秸稈70℃真空干燥96小時(shí),然后將200 g廢棄的辣椒秸稈采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用氣流篩篩分,取40目的樣品分別用80% 磷酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥50小時(shí);(2)將20 g生物質(zhì),100 g石墨烯在50毫升質(zhì)量百分比為10%的KOH水溶液中攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在750攝氏度氬氣氣氛中活化1小時(shí),然后依次用50%丁胺水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑20微米)固液分離,所得固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥3小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,100 g 2-巰基嘧啶和75克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在四氫呋喃中,在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,所得混合物采用正戊酸在超聲下洗滌。超聲的頻率為30千赫茲,功率密度為800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度為40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑10微米)固液分離,固體在100攝氏度真空干燥40小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例41:(1)將油茶殼120℃真空干燥2小時(shí),然后將300 g油茶殼采用超聲波粉碎。超聲的頻率為30 kHz,功率密度1000 w,時(shí)間2 h,溫度60 ℃。將超聲粉碎后的樣品用滾筒篩篩分,取40目的樣品分別用10% 高氯酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將100 g生物質(zhì),10 g氮摻雜石墨烯在100毫升質(zhì)量百分比為20%的K2CO3水溶液中攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為20小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在350攝氏度氮?dú)鈿夥障禄罨?6小時(shí),然后用去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體冷凍干燥10小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,100 g 2-呋喃硫代羧酸和85克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在異戊酸二乙酯中,在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,所得混合物采用鄰二甲苯在超聲下洗滌。超聲的頻率為25千赫茲,功率密度為1000 w,時(shí)間為30分鐘,溫度為60攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例42:(1)將桔子皮100℃鼓風(fēng)干燥36小時(shí),然后將240 g桔子皮采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用直排過濾篩篩分,取80目的樣品分別用10% HClO3S水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g磷摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的NaOH水溶液中超聲混合。超聲頻率為20千赫茲,功率密度500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在450攝氏度氬氣氣氛下活化84小時(shí),然后依次用1% H2SO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體冷凍干燥30小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將500.0 g直徑為8 - 15 mm的碳化硅球磨球,100 g 2-呋喃硫代羧酸和85克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在噻吩中,在空氣保護(hù)下密封至瑪碳化硅罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將碳化硅球取出,所得混合物采用乙腈在機(jī)械攪拌下洗滌。機(jī)械攪拌的時(shí)間為60小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,固體冷凍干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例43:(1)將菱角皮自然干燥14天,然后將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球,100 g菱角皮在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,將球磨后的樣品用三次元振動(dòng)篩篩分,取20目的樣品分別用5% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在70 ℃鼓風(fēng)干燥96小時(shí);(2)將200 g生物質(zhì),10 g硼摻雜石墨烯與固體10 g Na2CO3超聲混合。超聲頻率為25千赫茲,功率密度800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在500攝氏度氦氣氣氛下活化72小時(shí),然后依次用80%H3PO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得固體冷凍干燥50小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球與100 g 2-呋喃硫代羧酸和65克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在二硫化碳中,在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,所得采用正丁醇在磁力攪拌下洗滌。磁力攪拌的時(shí)間為80小時(shí),溫度為40攝氏度。采用聚丙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,固體冷凍干燥60小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例44:(1)將咖啡豆莢自然干燥3天,然后將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,200 g咖啡豆莢在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取50目的樣品分別用5% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥24小時(shí);(2)將30 g生物質(zhì),1 g硫摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的H3PO4水溶液中超聲混合。超聲頻率為30千赫茲,功率密度1000 w,時(shí)間為1小時(shí),溫度60攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在600攝氏度1% NH3/N2氣氣氛中活化60小時(shí),然后依次用50% HCl水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得固體冷凍干燥96小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,100 g 2-巰基嘧啶和75克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在四氫呋喃中,在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,所得混合物采用正戊酸在機(jī)械攪拌下洗滌。機(jī)械攪拌的時(shí)間為30小時(shí),溫度為60攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)固液分離,固體冷凍干燥30小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例45:(1)將筍殼自然干燥30天,然后將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,300 g筍殼在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取80目的樣品分別用30% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)固液分離,所得固體在120 ℃鼓風(fēng)干燥1小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g氮磷共摻雜石墨烯在1000毫升質(zhì)量百分比為10%的ZnCl2水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為30小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在700攝氏度5% NH3/Ar氣氣氛中活化48小時(shí),然后依次用60% HNO3水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,所得固體在70攝氏度鼓風(fēng)干燥96小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,100 g 2-呋喃硫代羧酸和85克活性炭/石墨烯復(fù)合材料分散在異戊酸二乙酯中,在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,所得混合物采用鄰二甲苯在磁力攪拌下洗滌。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度為50攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體冷凍干燥10小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例46:(1)將高粱殼自然干燥12小時(shí),然后將200 g高粱殼采用超聲波粉碎。超聲的頻率為20 kHz,功率密度500 w,時(shí)間28 h,溫度25 ℃。將超聲粉碎后的樣品用高頻振動(dòng)篩篩分,取100目的樣品分別用30% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80 ℃鼓風(fēng)干燥30小時(shí);(2)將300 g生物質(zhì),10 g氮硼共摻雜石墨烯在500毫升質(zhì)量百分比為100%的ZnCl2水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為90小時(shí),溫度30攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在800攝氏度10% NH3/He氣氣氛中活化32小時(shí),然后依次用70% HClO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑15微米)固液分離,所得固體在75攝氏度真空干燥75小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將10 g Na2SO3和10 g活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在10毫升水中,采用超聲法混合。超聲的頻率為20千赫茲,功率密度為500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度為20攝氏度。然后在所得混合物中加入5 wt%的鹽酸水溶液直至硫沉淀完全。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,固體在去離子水中洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑1微米)固液分離,冷凍干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例47:(1)將李子核70℃真空干燥96小時(shí),然后將200 g李子核采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用氣流篩篩分,取40目的樣品分別用80% 磷酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥50小時(shí);(2)將500 g生物質(zhì),30 g氮硫共摻雜石墨烯在400毫升質(zhì)量百分比為10%的H3PO4水溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為50小時(shí),溫度60攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在900攝氏度50% NH3/N2氣氣氛下活化16小時(shí),然后依次用1% NaOH水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑20微米)固液分離,所得固體在80攝氏度真空干燥60小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將10 g Na2S2O3和50克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在50毫升水中,采用超聲法混合。超聲的頻率為30千赫茲,功率密度為800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度為40攝氏度。然后在所得混合物中加入30 wt%的硫酸水溶液直至硫沉淀完全。采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,固體在去離子水中洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑5微米)固液分離,冷凍干燥60小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例48:(1)將甜菜根120℃真空干燥2小時(shí),然后將300 g甜菜根采用超聲波粉碎。超聲的頻率為30 kHz,功率密度1000 w,時(shí)間2 h,溫度60 ℃。將超聲粉碎后的樣品用滾筒篩篩分,取40目的樣品分別用10% 高氯酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g磷硫共摻雜石墨烯在550毫升質(zhì)量百分比為5%的ZnCl2乙醇溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為10小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在1050攝氏度90% NH3/N2氣氣氛中活化0.5小時(shí),然后依次用5% KOH水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在85攝氏度真空干燥45小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將200 mL H2S和100克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在100毫升二乙醇胺溶液中,采用超聲法混合。超聲的頻率為25千赫茲,功率密度為1000 w,時(shí)間為30分鐘,溫度為60攝氏度。然后在所得混合物中通入10% SO2/N2混合氣直至硫沉淀完全。采用聚乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,固體在去離子水中洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑20微米)固液分離,冷凍干燥12小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例49:(1)將李子核100℃鼓風(fēng)干燥36小時(shí),然后將240 g李子核采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用直排過濾篩篩分,取80目的樣品分別用10% HClO3S水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將300 g生物質(zhì),10 g氮磷硫共摻雜石墨烯在1000毫升質(zhì)量百分比為30%的ZnCl2乙醇溶液中浸漬混合。浸漬時(shí)間為140小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑15微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在550攝氏度N2氣氛中活化90小時(shí),然后依次用10%Na2CO3水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得固體在90攝氏度鼓風(fēng)干燥30小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 mL SO2和20克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在100 mL水中,采用機(jī)械攪拌法混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為60小時(shí),溫度20攝氏度。然后在所得混合物中通入H2S氣體直至硫沉淀完全。采用聚苯乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,固體在去離子水中洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體在70攝氏度下真空干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例50:(1)將煙草桿自然干燥14天,然后將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球,100 g煙草桿在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,將球磨后的樣品用三次元振動(dòng)篩篩分,取20目的樣品分別用5% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在70 ℃鼓風(fēng)干燥96小時(shí);(2)將20 g生物質(zhì),100 g磷硼共摻雜石墨烯在400毫升質(zhì)量百分比為80%的H3PO4水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為30小時(shí),溫度40攝氏度,轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑20微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在650攝氏度Ar氣氛中活化75小時(shí),然后依次用10% H2SO4水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得固體在100攝氏度鼓風(fēng)干燥15小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將15 g (NH4)2S2O8和30克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在80mL去離子水中,采用磁力攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為80小時(shí),溫度為40攝氏度。然后在所得混合物中加入60 wt%的硝酸水溶液直至硫沉淀完全。采用聚乙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,固體在去離子水中洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,固體在100攝氏度下鼓風(fēng)干燥60小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例51:(1)將榛子殼自然干燥3天,然后將1500.0 g直徑為3 - 8 mm的氧化鋯球磨球,200 g榛子殼在氮?dú)獗Wo(hù)下密封至氧化鋯球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨30小時(shí)。用鑷子將氧化鋯球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取50目的樣品分別用5% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥24小時(shí);(2)將350 g生物質(zhì),10 g氮硫硼共摻雜石墨烯在200毫升質(zhì)量百分比為400%的ZnCl2水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為1小時(shí),溫度60攝氏度,轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑5微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在750攝氏度氦氣氣氛中活化50小時(shí),然后依次用50%K2CO3水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,所得固體在110攝氏度鼓風(fēng)干燥8小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將30 g (NH4)2S和60克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在30 mL去離子水中,采用機(jī)械攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為30小時(shí),溫度為60攝氏度。然后在所得混合物中加入10 wt%的鹽酸水溶液直至硫沉淀完全。采用聚苯乙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,固體在去離子水中洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,固體在120攝氏度下鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例52:(1)將紅麻稈芯自然干燥30天,然后將500.0 g直徑為8 - 15 mm的氧化鋁球磨球,300 g紅麻稈芯在空氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨60小時(shí)。用鑷子將氧化鋁球取出,將球磨后的樣品用超聲波振動(dòng)篩篩分,取80目的樣品分別用30% 鹽酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)固液分離,所得固體在120 ℃鼓風(fēng)干燥1小時(shí);(2)將150 g生物質(zhì),10 g磷硫硼共摻雜石墨烯在800毫升質(zhì)量百分比為80%的ZnCl2水溶液中高速剪切混合。高速剪切的時(shí)間為56小時(shí),溫度20攝氏度,轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分鐘。采用聚丙烯袋(孔徑10微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在850攝氏度NH3氣氛中活化40小時(shí),然后依次用10% CH3COOH水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯膜(孔徑10微米)固液分離,所得固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將20 g硫粉和10 g活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在10毫升正丁醇中,采用超聲法混合。超聲的頻率為20千赫茲,功率密度為500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度為20攝氏度。所得混合物在100攝氏度下反應(yīng)96小時(shí),然后采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得采用正丁醇在超聲中洗滌。超聲的頻率為20千赫茲,功率密度為500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度為20攝氏度。采用聚丙烯膜(孔徑20微米)固液分離,固體在70攝氏度真空干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例53:(1)將木薯莖稈自然干燥12小時(shí),然后將200 g木薯莖稈用超聲波粉碎。超聲的頻率為20 kHz,功率密度500 w,時(shí)間28 h,溫度25 ℃。將超聲粉碎后的樣品用高頻振動(dòng)篩篩分,取100目的樣品分別用30% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚苯乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80 ℃鼓風(fēng)干燥30小時(shí);(2)將20 g生物質(zhì),100 g石墨烯在50毫升質(zhì)量百分比為10%的KOH水溶液中攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在950攝氏度氮?dú)鈿夥罩谢罨?0小時(shí),然后依次采用5%草酸水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在80攝氏度真空干燥96小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將100 g硫脲和50克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在50毫升三乙胺中,與采用超聲法混合。超聲的頻率為30千赫茲,功率密度為800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度為40攝氏度。所得混合物在200攝氏度下反應(yīng)60小時(shí),然后采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得混合物采用正戊酸在超聲下洗滌。超聲的頻率為30千赫茲,功率密度為800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度為40攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑10微米)固液分離,固體在100攝氏度真空干燥40小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例54:(1)將蓮花莖稈70℃真空干燥96小時(shí),然后將200 g蓮花莖稈采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用氣流篩篩分,取40目的樣品分別用80% 磷酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥50小時(shí);(2)將100 g生物質(zhì),10 g氮摻雜石墨烯在100毫升質(zhì)量百分比為20%的K2CO3水溶液中攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為20小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在1000攝氏度氬氣氣氛中活化10小時(shí),然后依次采用30%甲酸水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚丙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在95攝氏度鼓風(fēng)干燥50小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將80 g (NH4)2S2O8和100克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在100毫升水中,采用超聲法混合。超聲的頻率為25千赫茲,功率密度為1000 w,時(shí)間為30分鐘,溫度為60攝氏度。所得混合物在300攝氏度下反應(yīng)30小時(shí),然后采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得混合物采用鄰二甲苯在超聲下洗滌。超聲的頻率為25千赫茲,功率密度為1000 w,時(shí)間為30分鐘,溫度為60攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥2小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例55:(1)將榴蓮皮120℃真空干燥2小時(shí),然后將300 g榴蓮皮采用超聲波粉碎。超聲的頻率為30 kHz,功率密度1000 w,時(shí)間2 h,溫度60 ℃。將超聲粉碎后的樣品用滾筒篩篩分,取40目的樣品分別用10% 高氯酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將2 g生物質(zhì),100 g磷摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的NaOH水溶液中超聲混合。超聲頻率為20千赫茲,功率密度500 w,時(shí)間為30小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚丙烯袋(孔徑0.2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在500攝氏度氦氣氣氛中活化2小時(shí),然后依次用60%三氟乙酸水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,所得固體在100攝氏度鼓風(fēng)干燥20小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g CS2和20克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末采用機(jī)械攪拌法混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為60小時(shí),溫度20攝氏度。所得混合物在400攝氏度下反應(yīng)20小時(shí),然后采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得混合物采用乙腈在機(jī)械攪拌下洗滌。機(jī)械攪拌的時(shí)間為60小時(shí),溫度20攝氏度。采用聚乙烯袋(孔徑2微米)固液分離,固體冷凍干燥96小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例56:(1)將豆莢100℃鼓風(fēng)干燥36小時(shí),然后將240 g豆莢采用超聲波粉碎。超聲的頻率為25 kHz,功率密度800 w,時(shí)間15 h,溫度40 ℃。將超聲粉碎后的樣品用直排過濾篩篩分,取80目的樣品分別用10% HClO3S水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)固液分離,所得固體在100 ℃鼓風(fēng)干燥40小時(shí);(2)將200 g生物質(zhì),10 g硼摻雜石墨烯與固體10 g Na2CO3超聲混合。超聲頻率為25千赫茲,功率密度800 w,時(shí)間為10小時(shí),溫度40攝氏度。采用聚苯乙烯膜(孔徑2微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在600攝氏度氮?dú)鈿夥罩谢罨?小時(shí),然后依次用1%吡啶水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,所得固體在120攝氏度鼓風(fēng)干燥4小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g乙硫醇和30克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在異丙醇中,采用磁力攪拌混合。磁力攪拌的時(shí)間為80小時(shí),溫度為40攝氏度。所得混合物在150攝氏度下反應(yīng)75小時(shí),然后采用聚苯乙烯袋(孔徑10微米)固液分離,所得采用正丁醇在磁力攪拌下洗滌。磁力攪拌的時(shí)間為80小時(shí),溫度為40攝氏度。采用聚丙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,固體冷凍干燥60小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例57:(1)將油菜秸稈自然干燥14天,然后將50.0 g直徑為1 - 1.3 cm的瑪瑙球磨球,100 g油菜秸稈在氬氣保護(hù)下密封至瑪瑙球磨罐中,然后將球磨罐置于行星式球磨機(jī)上并以580轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨2小時(shí)。用鑷子將瑪瑙球取出,將球磨后的樣品用三次元振動(dòng)篩篩分,取20目的樣品分別用5% 硫酸水溶液和去離子水洗滌3次。采用聚乙烯膜(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在70 ℃鼓風(fēng)干燥96小時(shí);(2)將30 g生物質(zhì),1 g硫摻雜石墨烯在300毫升質(zhì)量百分比為50%的H3PO4水溶液中超聲混合。超聲頻率為30千赫茲,功率密度1000 w,時(shí)間為1小時(shí),溫度60攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑1微米)實(shí)現(xiàn)固液分離,固體留在袋中,液體被甩出、擠出、壓出或流出;(3)所得固體物料在800攝氏度氮?dú)鈿夥罩谢罨?小時(shí),然后依次用5%甲胺水溶液和去離子水洗滌至中性,采用聚苯乙烯袋(孔徑0.2微米)固液分離,所得固體在110攝氏度鼓風(fēng)干燥12小時(shí),得到活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末;(4)將150 g乙硫醚和60克活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末分散在乙醇胺中,采用機(jī)械攪拌混合。機(jī)械攪拌的時(shí)間為30小時(shí),溫度為60攝氏度。所得混合物在275攝氏度下反應(yīng)45小時(shí),然后采用聚苯乙烯膜(孔徑20微米)固液分離,所得混合物采用鄰二甲苯在磁力攪拌下洗滌。磁力攪拌的時(shí)間為5小時(shí),溫度為50攝氏度。采用聚乙烯膜(孔徑5微米)固液分離,固體冷凍干燥10小時(shí),得到硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料粉末。
實(shí)施例58:鋰硫電池組裝與性能測(cè)試
將實(shí)施例2和4制備得到的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料,超級(jí)導(dǎo)電炭(super P)和粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比8:1:1的比例在瑪瑙研缽中研磨10分鐘,然后加入一定量氮甲基吡咯烷酮,繼續(xù)研磨20分鐘到1小時(shí),直到得到均勻的漿料。用刮膜器將漿料涂覆在20微米的鋁箔上,60攝氏度真空干燥24小時(shí)。然后用銃片機(jī)將干燥好的鋁箔銃成直徑12毫米的電極片。用壓片機(jī)將電極片在8 MP下壓2分鐘,增強(qiáng)固體顆粒與鋁箔的接觸。以金屬鋰片為負(fù)極,cellgard 2400多孔膜為隔膜,不銹鋼做墊片,組裝成2430型紐扣電池。將扣電放在電池測(cè)試模具中,采用藍(lán)電電池測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試電池的循環(huán)性能(電流密度取0.1 C, 1C)和倍率性能(電流密度取0.1 C,0.2C,0.5C,1C,2C,10C,0.1C)。采用CHI660e測(cè)試電池的阻抗。
從圖 8中可以看出實(shí)施例2所得材料在1.7-2.8V、0.1C 電流密度下的首次放電比容量達(dá)到1687mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)放電比容量維持在785 mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到99.7%。從圖 12中可以看出該材料在1.7-2.8V、1C 電流密度下循環(huán)500次后比容量在500mAh/g。循環(huán)效率達(dá)到99.8%。從圖13中可以看出該材料在1.7-2.8V、1.5C 電流密度下循環(huán)1000次后比容量在279mAh/g。循環(huán)效率達(dá)到99.7%。以上表明該材料具有很好的循環(huán)性能,并可以在較大的電流下快速完成充放電。
從圖 10中可以看出實(shí)施例4所得材料在1.7-2.8V、0.1C 電流密度下的首次放電比容量達(dá)到1087mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)放電比容量維持在785 mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到99.8%,表明該材料具有較好的電化學(xué)性能。
實(shí)施例59:鋰硫電池組裝和性能測(cè)試
將實(shí)施例1制備得到的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料,超級(jí)導(dǎo)電炭(super P)和粘結(jié)劑PTFE按照質(zhì)量比90:5:5的比例在瑪瑙研缽中研磨30分鐘,然后加入一定量乙醇,繼續(xù)研磨20分鐘到1小時(shí),直到得到均勻的漿料。用刮膜器將漿料涂覆在20微米的鋁箔上,60攝氏度真空干燥24小時(shí)。然后用銃片機(jī)將干燥好的鋁箔銃成直徑12毫米的電極片。用壓片機(jī)將電極片在8 MP下壓10分鐘,增強(qiáng)固體顆粒與鋁箔的接觸。以金屬鋰片為負(fù)極,cellgard 2400多孔膜為隔膜,不銹鋼做墊片,組裝成2430型紐扣電池。將扣電放在電池測(cè)試模具中,采用藍(lán)電電池測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試電池的循環(huán)性能(電流密度取0.1 C, 1C)和倍率性能(電流密度取0.1 C,0.2C,0.5C,1C,2C,10C,0.1C)。采用CHI660e測(cè)試電池的阻抗。
從圖 7中可以看出實(shí)施例1所得材料在1.7-2.8V、0.1C 電流密度下的首次放電比容量達(dá)到1101mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)放電比容量維持在715mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到99.5%,表明該材料具有較好的電化學(xué)性能。
實(shí)施例60:
將實(shí)施例5制備得到的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料,超級(jí)導(dǎo)電炭(super P)和粘結(jié)劑硅藻酸鈉按照質(zhì)量比8:1:1的比例在瑪瑙研缽中研磨10分鐘,然后加入一定量去離子水,繼續(xù)研磨20分鐘到1小時(shí),直到得到均勻的漿料。用刮膜器將漿料涂覆在20微米的鋁箔上,60攝氏度真空干燥24小時(shí)。然后用銃片機(jī)將干燥好的鋁箔銃成直徑12毫米的電極片。用壓片機(jī)將電極片在10 MP下壓1分鐘,增強(qiáng)固體顆粒與鋁箔的接觸。以金屬鋰片為負(fù)極,cellgard 2400多孔膜為隔膜,不銹鋼做墊片,組裝成2430型紐扣電池。將扣電放在電池測(cè)試模具中,采用藍(lán)電電池測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試電池的循環(huán)性能(電流密度取0.1 C, 1C,10C)和倍率性能(電流密度取0.1 C,0.2C,0.5C,1C,2C,10C,0.1C)。采用CHI660e測(cè)試電池的阻抗。
從圖 11中可以看出實(shí)施例5所得材料在1.7-2.8V、0.1C 電流密度下的首次放電比容量達(dá)到1289mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)放電比容量維持在420mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到100 %,表明該材料具有較好的電化學(xué)性能。
實(shí)施例61:
將實(shí)施例3制備得到的硫-活性炭/石墨烯復(fù)合材料,超級(jí)導(dǎo)電炭(super P)和粘結(jié)劑PVDF按照質(zhì)量比8:1:1的比例在瑪瑙研缽中研磨10分鐘,然后加入一定量氮甲基吡咯烷酮,繼續(xù)研磨20分鐘到1小時(shí),直到得到均勻的漿料。用刮膜器將漿料涂覆在20微米的鋁箔上,60攝氏度真空干燥12小時(shí)。然后用銃片機(jī)將干燥好的鋁箔銃成直徑9毫米的電極片。用壓片機(jī)將電極片在12 MP下壓30秒,增強(qiáng)固體顆粒與鋁箔的接觸。以金屬鋰片為負(fù)極,cellgard 2400多孔膜為隔膜,不銹鋼做墊片,組裝成2430型紐扣電池。將扣電放在電池測(cè)試模具中,采用藍(lán)電電池測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試電池的循環(huán)性能(電流密度取0.1 C, 1C, 5C)和倍率性能(電流密度取0.1 C,0.2C,0.5C,1C,2C,10C,0.1C)。采用CHI660e測(cè)試電池的阻抗。
從圖 9中可以看出實(shí)施例3所得材料在1.7-2.8V、0.1C 電流密度下的首次放電比容量達(dá)到1231mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)放電比容量維持在661 mAh/g且循環(huán)效率達(dá)到99.9%,表明該材料具有較好的電化學(xué)性能。