[发明专利]从农业废弃物制备SiC/聚苯胺多孔复合材料及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物的制备方法，尤其涉及一种从农业废弃物制备SiC/聚苯胺多孔复合材料及其方法。

背景技术

农业废弃物是指在农业生产、农产品加工等过程中产生的废弃物的总称，主要包括果壳果核、秸秆、稻壳、玉米芯、树枝落叶和杂草等，具有数量巨大、可再生、再生周期短、可生物降解等特点。这些农业废弃物中富含碳和硅元素，是重要的碳硅资源。我国是一个农业大国，每年产生数以亿吨计的各种农业废弃物，然而大部分农业废弃物被直接遗弃在田地中，形成了严重的资源浪费问题和环境问题。农业废弃物的资源化和无害化是目前实现农业可持续发展的有效途径。

碳化硅（SiC）是一种重要的无机材料，其具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、化学性质稳定等优点，目前被广泛地用作耐磨材料、耐高温材料、吸波材料等。尤其在吸波材料领域中，由于碳化硅的电阻率可调，其即可在高电阻率条件下作为透波层，又可在低电阻率条件下作为损耗层，是一种应用很广的电损耗型吸收剂。由于一般的碳化硅合成方法中温度很高，对设备的要求较高，并增大了能源损耗，从而增加了碳化硅的生产成本。利用农业废弃物中富含的Si和C元素，通过加入金属还原剂可以大幅降低碳化硅的合成温度，并充分利用了农业废弃物，具有成本低廉、资源可持续利用等优点。

聚苯胺是一种重要共轭导电聚合物，其电导率在5～10 S/cm之间，由苯胺单体在酸性介质中经电化学或化学氧化聚合成。聚苯胺的电导率与体系的pH值有强烈的依赖关系。随着pH值的减少，其电导率经历明显的绝缘体(pH值≥4)-半导体(2≤pH值≤4)-导体(pH值≤2)的变化，掺杂并没使聚苯胺主链上的电子数发生变化。由于聚苯胺耐高温、抗腐蚀、吸波性能好、稳定性好，目前聚苯胺防腐涂料、电极材料、电磁屏蔽材料等方面具有广泛的应用前景。通过农业废弃物采用低温合成技术制备SiC聚苯胺多孔复合材料，不仅充分利用了农业废弃物资源，降低了成本，得到的复合材料将在防腐涂料、电磁屏蔽材料等领域具有极强的应用前景。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种从农业废弃物制备SiC/聚苯胺多孔复合材料及其方法。

从农业废弃物制备SiC/聚苯胺多孔复合材料是一种纳米多孔复合材料，包括核心层和包覆层，其中核心层为从农业废弃物制备的多孔SiC，包覆层为聚苯胺薄膜。

从农业废弃物制备SiC/聚苯胺多孔复合材料的方法的步骤如下：

1)将100 g农业废弃物充分粉碎，放入400～1200 ^oC炉中隔绝空气或在惰性气体的保护下煅烧0.5～8 h，或在1～5 L强酸或强碱溶液中浸泡1～24 h，得到主要成分为SiO₂和C的硅碳粉；

2)将硅碳粉与2～10 g金属还原剂粉末充分混合，放入炉中，隔绝空气或在惰性气体的保护下500～800 ^oC煅烧0.5～12 h；或将硅碳粉放入炉中，在隔绝空气或在惰性气体的保护下1300～1800 ^oC煅烧1～24 h；

3)将步骤2）的产物加入到0.05～2 M的盐酸溶液中，浸泡0.5～4 h，离心分离，水洗，固相烘干后，得到多孔碳化硅粉末；

4)将10 g多孔SiC粉体充分粉碎，加水制成质量浓度为5%～15%的悬浮液，在悬浮液中加入0.5～5 g的苯胺；在不断搅拌的条件下，在悬浮液中加入苯胺质量0.4～2.0倍的质子酸；搅拌均匀后，缓慢滴入苯胺质量0.4～1.4倍的氧化剂溶液，室温下反应6～24 h，期间不停搅拌。反应结束后经过滤、清洗、干燥后即得SiC/聚苯胺多孔复合材料。

所述的农业废弃物是指在农业生产、农产品加工过程中形成的果壳果核、秸秆、稻壳、玉米芯、枯枝落叶或杂草，其主要成分为含硅有机物；所述的惰性气体为高纯氮气、二氧化碳或氩气；所述的强酸溶液为质量浓度为25～98%的浓硫酸或质量浓度为20～68%的浓硝酸溶液中的一种或两种；所述的强碱溶液为摩尔浓度为0.5～2 M的NaOH或KOH溶液中的一种或两种；所述的金属还原剂为单质镁粉或铝粉中的一种或两种；所述的质子酸为无机酸、苯磺酸类或磺酸类中的一种或几种；所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸或高氯酸中的一种或几种；所述的氧化剂为过硫酸盐、重铬酸盐、碘酸盐或双氧水中的一种或几种。