[发明专利]由秸秆、林木或其副产品制备石墨烯的方法

摘要

本发明公开了一种由秸秆、林木或其副产品制备石墨烯的方法，属于秸秆、林木综合利用技术领域。本发明首先从植物纤维提取和纯化入手，得到了高纯度的植物纤维；在此基础上，通过造气、炭化等工艺，得到了优质的石墨烯成品。设备简单、工艺成熟、易于推广和实施。提取和纯化植物纤维时，采用特殊的蛋白酶和淀粉酶，在常温下即去除了蛋白质和淀粉；常温条件很好地避免了植物纤维分子基团的改变，最大程度地保持了植物纤维的完整态。另外，植物纤维提取时，采用常温以及惰性气体提供的高压环境；高压保证了汽爆提取过程中冲破细胞壁、高效制备植物纤维；常温及惰性环境避免了植物纤维分子基团的改变，最大程度地保持了植物纤维的完整态。

主权项

1.一种由秸秆、林木或其副产品制备石墨烯的方法，其特征在于，包括步骤：A植物纤维的提取A1）秸秆、林木或其副产品经预处理后粉碎，置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；继续通入惰性气体至压力为1‑5 MPa，保压20‑120分钟后喷放，得汽爆粉末；A2）将所述汽爆粉末置于汽爆罐中，并加入汽爆粉末1‑20倍质量的水，通入惰性气体，使得汽爆粉末均匀分布，然后加入复合蛋白酶，酶解10‑80分钟；随后加入常温型α‑淀粉酶，酶解10‑80分钟；然后通入蒸汽升温至60‑75℃，保温2‑20分钟，灭活酶的活性；所述复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成；所述常温型α‑淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α‑淀粉酶，所述常温型α‑淀粉酶的适宜温度为22‑35℃；所述微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌的获取步骤具体为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850‑950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25‑35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1‑2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α‑淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株；A3）灭酶后，待汽爆罐内温度降至常温，通入惰性气体至压力为1‑5 MPa，保压60‑200分钟后喷放；A4）步骤A3）所得喷放浆状物固液分离，得滤渣和滤液；滤渣用水洗涤后经干燥、粉碎得植物纤维；B植物纤维造气将步骤A4）所得植物纤维置于造气炉，设定温度为80‑300℃，时间2‑24小时；植物纤维经造气炉处理后获得包含一氧化碳、甲烷、丙烷在内的植物纤维含碳气体；C由植物纤维含碳气体制备石墨烯C1）在反应釜内设置金属箔片作为沉积基体，所述沉积基体布满反应釜，向反应釜内通入惰性气体，排净空气后封闭；C2）将步骤B所得包含一氧化碳、甲烷、丙烷在内的植物纤维含碳气体通入反应釜，然后通入惰性气体加压至0.5‑10 MPa，升温至200‑700℃炭化1‑6分钟，继续升温至1000‑2000℃炭化0.5‑5分钟；C3）放出反应釜中的气体，所述沉积基体上的薄膜即为石墨烯。