1.一种木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)制备木质素溶液:将50-100g木质素原料分散于1000ml水中,调节pH值为10-12.5并搅拌,离心、抽滤、压滤或超滤,得到木质素溶液;
(2)制备木质素/氧化石墨烯混合溶液:将0.5-10g氧化石墨烯粉末加入到步骤(1)得到的木质素溶液中,超声分散,得稳定分散的木质素/氧化石墨烯混合溶液;
(3)制备木质素/石墨烯复合物:于一定温度下,向步骤(2)所得的木质素/氧化石墨烯混合溶液中加入5-35g甲醛,反应15-60min,随后加入0-50g有机胺,继续反应0.5-6小时,再加入0.1-2mol/L的盐酸,使木质素/石墨烯复合物絮凝沉淀,过滤,洗涤,干燥,得木质素/石墨烯复合物;
(4)制备木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料:在惰性气体保护下,将步骤(3)中所得木质素/石墨烯复合物加热,恒温碳化,得到木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料。
2.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的木质素为碱木质素、硫酸盐木质素、酶解木质素、乙酸木质素、高沸醇木质素、丙酮木质素、氨木质素、酚木质素、离子液体木质素、蒸汽爆破木质素、超临界萃取木质素、溶剂型木质素中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的氧化石墨烯粉末由下述方法制备得到:将10g石墨原料与5g NaNO3缓慢加入到230ml质量分数为98%的浓硫酸中,于0~4℃下搅拌8小时,保证各原料充分混合,随后分批缓慢加入30g KMnO4,反应2.5h;再于35℃水浴搅拌30min;待反应结束后,缓慢加入460ml去离子水进行稀释,然后于95℃水浴继续搅拌
30min;用700mL去离子水稀释反应液,再加入25ml质量分数为30%的H2O2溶液搅拌,搅拌至溶液呈金黄色时,趁热过滤,用5%盐酸和去离子水充分洗涤棕黄色沉淀物至pH中性;将棕黄色的沉淀物于60℃干燥48小时,研磨过筛,得到氧化石墨烯粉末。
4.根据权利要求3所述的木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述石墨原料为鳞片石墨、可膨胀石墨、膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的超声分散的时间为15-45min。
6.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的温度为40-95℃。
7.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的干燥的温度条件为80-110℃。
8.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的有机胺为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、尿素、三聚氰胺中的一种或多种的混合物。
9.根据权利要求1所述的木质素基生物碳/石墨烯复合纳米材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述恒温碳化的温度为600-1200℃,时间为0.5-8小时。