CN113060710B - 一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法 - Google Patents
一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113060710B CN113060710B CN202110295976.6A CN202110295976A CN113060710B CN 113060710 B CN113060710 B CN 113060710B CN 202110295976 A CN202110295976 A CN 202110295976A CN 113060710 B CN113060710 B CN 113060710B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coal gangue
- carbon nitride
- extracting
- graphitic carbon
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 79
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 18
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- QSDQMOYYLXMEPS-UHFFFAOYSA-N dialuminium Chemical compound [Al]#[Al] QSDQMOYYLXMEPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N [C].[N] Chemical compound [C].[N] CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- -1 CH 4 Chemical class 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/0605—Binary compounds of nitrogen with carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种在煤矸石矿物中提取石墨相氮化碳的方法，包括：选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，通过调配使得煤矸石中挥发分中碳元素和氮元素的质量比为1：1～2；将调配好的煤矸石在热解气氛下以及700‑900℃下焙烧1‑100min；将焙烧后的煤矸石以大于15℃/min的降温速率急速冷却至20‑400℃后并保温1‑2h，即得石墨相氮化碳膜。本发明提供的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，不仅可实现快速、高效和大批量制备石墨相氮化碳材料，而且可以实现煤矸石中有价元素的回收，回应国家固废资源化的政策。
Description
技术领域
本发明涉及煤矸石矿物中有价物质提取技术领域，特别地，涉及一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法。
背景技术
氮化碳(C3N4)是一种自然界中不存在，需要人工合成的化合物，具有密度低、化学稳定性高、生物兼容性好、耐磨性强等优点，在高性能耐磨涂层、膜材料、催化剂及催化剂载体、金属氮化物的制备、发蓝光材料或高温半导体材料等领域具有广阔的应用前景，长期以来受到人们的广泛关注.经过多年的努力，在氮化碳(C3N4)材料制备的理论和实验两方面都取得了较大的进展，并报道合成出了α-C3N4、β-C3N4、石墨相或CNx等。
目前氮化碳的制备方法主要采用化学气相沉积法、离子束溅射法、激光等离子体沉积和激光烧蚀、离子镀、离子注入法等制备方法。但是普遍面对的问题都是制备困难，能耗高，产量低等问题，氮化碳材料的大批量制备需要寻找新的思路，解决制作工艺流程繁琐，消耗时间长、能量多，效率低下，不利于工业化大规模生产等问题。
煤矸石中具有丰富的碳、硅、铝、氮等元素，但是通常作为废弃的“石头”堆放在矿山上，堆放量日益增加，当前已有几十亿吨的堆放量，已经对环保产生了影响，因此，寻求一种通过对煤矸石中提取碳氮元素的方法，具有重大的意义。
发明内容
鉴于此，本发明目的在于提供一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，不仅可实现快速、高效和大批量制备石墨相氮化碳材料，而且可以实现煤矸石中有价元素的回收，回应国家固废资源化的政策。
为实现上述目的，本发明提供了一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，包括以下步骤：
步骤一、选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，通过调配使得煤矸石中挥发分中碳元素和氮元素的质量比为1：1～2；
步骤二、将步骤一中调配好的煤矸石放入密闭坩埚中在热解气氛下以及700-900℃下焙烧1-100min；
步骤三、将焙烧后装有煤矸石的密闭坩埚以大于15℃/min的降温速率急速冷却至20-400℃后并保温1-2h，即在坩埚内表面沉积出石墨相氮化碳膜。
进一步的，所述步骤一中煤矸石的组分包括水分、灰分、挥发分和固定碳。
进一步的，所述水分包括物理吸附水和化学结合水；所述灰分包括二氧化硅和三氧化二铝；所述挥发分包括由碳元素、氢元素、氧元素和氮元素构成的有机物。
进一步的，所述步骤一中的煤矸石原料按质量百分比计，水分为1％-15％，灰分为40％-95％、挥发分为1％-50％，固定碳为1％-50％。
进一步的，所述煤矸石中挥发分中有机物中碳元素的含量通过TOC测得，氮元素含量通过BOD测得。
进一步的，步骤二中所述热解气氛为氮气、氩气、空气和真空条件中的任意一种。
进一步的，所述步骤三中急速冷却过程的时间为1-60min。
进一步的，步骤二中调配好的煤矸石放置在耐热载体上，所述耐热载体为石英坩埚或陶瓷坩埚。
进一步的，所述石墨相氮化碳膜的厚度为0.001-1mm。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，先通过不同产地煤矸石组合，调整碳氮比，保证足够的原料比，然后在高温下短时间焙烧发生化合反应碳氮结合生成氮化碳分子，之后急速冷却保证气态的氮化碳快冷凝结沉积在坩埚内表面，如果缓慢冷却则氮化碳大多以气态分子存在，密封性不严，大多以气态挥发走，不能沉积或沉积量小，最后在20-400℃左右低温保温1-2h，保证氮化碳的稳定沉积及在坩埚内表面缓慢生长，达到一定厚度。本发明提供的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，不仅可实现快速、高效和大批量制备石墨相氮化碳材料，而且可以实现煤矸石中有价元素的回收，回应国家固废资源化的政策。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法的流程图；
图2是本发明优选实施例5所制备的石墨相氮化碳的XRD图；
图3是本发明优选实施例5所制备的石墨相氮化碳的实物图；
图4是本发明对比例1所制备的石墨相氮化碳的实物图；
图5是本发明对比例2所制备的石墨相氮化碳的实物图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明方法的目的在于煤矸石的利用，因此原料产自不同地区，包括宁夏，鄂尔多斯，山西，河南等，各地区煤矸石原料组分差异很大，不同地区煤矸石中挥发份组分含量不同，具体碳氮比有高有低，通过相互配比调整合适的含碳量，实现制备理想的氮化碳薄膜。
所用的原料煤矸石的组分包括水分、灰分、挥发分和固定碳。煤矸石原料按质量百分比计，水分为1％-15％，灰分为40％-95％、挥发分为1％-50％，固定碳为1％-50％。不同产地的煤矸石组分差异大灰份为40％-95％不等，灰分的主要成分为SiO2和Al2O3，硅铝比为0.6-1.4。挥发分主要是碳、氢、氧、氮元素构成的有机物，例如CH4等CH化合物，CH氧化物，HCN，NH3等含氮有机物等等。不同产地煤矸石间水分差异大，水分含量在1％-15％，包括物理吸附水和化学结合水。
参与反应的碳、氮元素全部来源于挥发份中有机物，不涉及煤矸石中的固定碳，这是因为制备过程非常快，加上密闭空间，导致固定碳来不及反应，仍在煤矸石中存在。所以碳氮比的调整与不同原料的固定碳含量差异无关，仅取决于挥发份中的有机物含量，具体挥发份中有机物碳氮比通过BOD和TOC测得。所述煤矸石中挥发分中有机物中碳元素的含量通过TOC测得，氮元素含量通过BOD测得。例如，初始原料选用鄂尔多斯产地煤矸石，碳氮比接近1:1，可通过不同产地间煤矸石组合调整碳氮比。
如图1所示，本发明提供了一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，包括以下步骤：
步骤一、选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，通过调配使得煤矸石中挥发分中碳元素和氮元素的质量比为1：1～2；
步骤二、将步骤一中调配好的煤矸石放入密闭坩埚中在热解气氛下以及700-900℃下焙烧1-100min；
步骤三、将焙烧后装有煤矸石的密闭坩埚以大于15℃/min的降温速率急速冷却至20-400℃后并保温1-2h，即在坩埚内表面沉积出石墨相氮化碳膜。
本发明先通过不同产地煤矸石组合，调整碳氮比，保证足够的原料比，然后在高温下短时间焙烧发生化合反应碳氮结合生成氮化碳分子，之后急速冷却保证气态的氮化碳快冷凝结沉积在坩埚内表面，如果缓慢冷却则氮化碳大多以气态分子存在，密封性不严，大多以气态挥发走，不能沉积或沉积量小，最后在20-400℃左右低温保温1-2h，保证氮化碳的稳定沉积及在坩埚内表面缓慢生长，达到一定厚度。本发明提供的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，不仅可实现快速、高效和大批量制备石墨相氮化碳材料，而且可以实现煤矸石中有价元素的回收，回应国家固废资源化的政策。
实施例1
一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，包括以下步骤：
首先选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，测试煤矸石矿物的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量，调整挥发分中碳氮比为1：1.5，然后在密闭真空条件下在800℃焙烧15min，然后从炉内取出放置100℃的保温箱内，保温1h，此时在坩埚的内表面，形成一层质地均匀的石墨相氮化碳膜。
实施例2
一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，包括以下步骤：
首先选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，测试煤矸石矿物的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量，调整挥发分中碳氮比为为1：1，然后在密闭真空条件下在800℃焙烧15min，然后从炉内取出放置100℃的保温箱内，保温1h，此时在坩埚的内表面，形成一层质地均匀的石墨相氮化碳膜。
实施例3
一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，包括以下步骤：
首先选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，测试煤矸石矿物的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量，调整挥发分中碳氮比为为1：2，然后在密闭真空条件下在800℃焙烧15min，然后从直接炉内取出放置100℃的保温箱内，保温1h，此时在坩埚的内表面，形成一层质地均匀的石墨相氮化碳膜。
实施例4
一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，包括以下步骤：
首先选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，测试煤矸石矿物的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量，调整挥发分中碳氮比为为1：1.5，然后在密闭真空条件下在700℃焙烧15min，然后从炉内取出放置100℃的保温箱内，保温1h，此时在坩埚的内表面，形成一层质地均匀的石墨相氮化碳膜。
实施例5
一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，包括以下步骤：
首先选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，测试煤矸石矿物的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量，调整挥发分中碳氮比为为1：1.5，然后在密闭真空条件下在900℃焙烧15min，然后从炉内取出放置100℃的保温箱内，保温1h，此时在坩埚的内表面，形成一层质地均匀的石墨相氮化碳膜(如图3所示)。实施例5为本实验的优选实验。
图2为实施例5制得的石墨相氮化碳薄膜的X射线衍射谱图，通过测试分析XRD衍射图谱在13.11°和27.4°位置出现了特征衍射峰，分别对应于石墨相氮化碳晶体面与面之间堆积的(100)晶面和层与层之间堆积的(002)晶面的衍射峰，证明了本方法制备的氮化碳为石墨相氮化碳。
对比例1：(缓慢冷却)
一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，包括以下步骤：
首先选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，测试煤矸石矿物的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量，调整挥发分中碳氮比为1：1.5，然后在密闭真空条件下在800℃焙烧15min，然后随炉冷却缓慢冷至100℃(降温速度远小于15℃/min)，保温1h，此时在坩埚的内表面，形成非常不完整的石墨相氮化碳膜，破裂缺陷严重，很多地方没有氮化碳的沉积，明显快速冷却效果好(如图4所示)。
主要原因是冷却速度太慢，气态的氮化物不能快速冷凝沉积在坩埚表面，大多数以气态挥发，形成的氮化碳膜不完整，强度也很差。
因此，为了保证生产出一定厚度的氮化碳，必须保证快速冷却，即在900℃附近加热后迅速拿出放入100℃干燥箱中空冷降温，降至100℃保温一个小时，急冷的降温速率必须保证大于15℃/min。
对比例2：(挥发分中碳氮比过低)
对比例2与实施例的不同之处在于：对比例2中调整挥发分中碳氮比为1：0.8，其他同实施例1。
对比例2中在坩埚的内表面形成一层质地均匀的石墨相氮化碳膜，但厚度很薄(如图5所示)。
主要原因是碳含量不足，达不到理论氮化碳碳氮比，生成的氮化碳量少，薄膜厚度不够。
对比例3：(挥发分中碳氮比过高)
对比例3与实施例的不同之处在于：对比例3中调整挥发分中碳氮比为1：2.2，其他同实施例1。
对比例3中在坩埚的内表面形成一层质地均匀的石墨相氮化碳膜，但厚度很薄。
主要原因是当挥发分中氮含量太高，氮的其他挥发物抑制了氮化碳的生成，薄膜厚度不够。
对比例4：(焙烧温度过低)
对比例4与实施例的不同之处在于：对比例4中焙烧温度为650℃，其他同实施例1。
对比例4中在坩埚的内表面形成一张不完整的石墨相氮化碳膜，缺陷严重。
主要原因是温度太低，碳氮原子的反应活性不够，结合太弱，生成的薄膜强度不够，不完整。
对比例5：(焙烧温度过高)
对比例5与实施例的不同之处在于：对比例5中焙烧温度为650℃，其他同实施例1。
对比例5中在坩埚的内表面，形成一层质地均匀的石墨相氮化碳膜，但厚度很薄。
主要原因是当温度过高时，部分碳氮形成其他化合物被挥发，导致氮化碳生成量少，薄膜厚度不够。
综上可知，本发明制备方法的关键性参数为：挥发分中碳氮比为1：1.5至1：2范围内，焙烧温度为700-900℃范围内，快速冷却制备的氮化碳薄膜质地均匀，稳定性好，厚度可观。因为700-900℃有利于层片状石墨相氮化碳结构的生长，温度太低氮碳原子间反应活性不够、结合太少，温度太高破坏了石墨相的结构，碳氮比为1：1.5为理论氮化碳分子的需求比，太低不够氮化碳的形成，实际中氮含量稍多有利于氮化碳薄膜的生长，但不能太高，抑制了反应进行，1：1.5至1：2条件最佳。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选用不同挥发分组分含量的煤矸石为原料，通过调配使得煤矸石中挥发分中碳元素和氮元素的质量比为1：1～2；
步骤二、将步骤一中调配好的煤矸石放入密闭坩埚中在热解气氛下以及700-900℃下焙烧1-100min；
步骤三、将焙烧后装有煤矸石的密闭坩埚以大于15℃/min的降温速率急速冷却至20-400℃后并保温1-2h，即在坩埚内表面沉积出石墨相氮化碳膜。
2.根据权利要求1所述的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，其特征在于，所述步骤一中煤矸石的组分包括水分、灰分、挥发分和固定碳。
3.根据权利要求2所述的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，其特征在于，所述水分包括物理吸附水和化学结合水；所述灰分包括二氧化硅和三氧化二铝；所述挥发分包括由碳元素、氢元素、氧元素和氮元素构成的有机物。
4.根据权利要求2所述的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，其特征在于，所述步骤一中的煤矸石原料按质量百分比计，水分为1％-15％，灰分为40％-95％、挥发分为1％-50％，固定碳为1％-50％。
5.根据权利要求3所述的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，其特征在于，所述煤矸石中挥发分中有机物中碳元素的含量通过TOC测得，氮元素含量通过BOD测得。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，其特征在于，步骤二中所述热解气氛为氮气、氩气、空气和真空条件中的任意一种。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，其特征在于，所述步骤三中急速冷却过程的时间为1-60min。
8.根据权利要求1所述的一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法，其特征在于，所述石墨相氮化碳膜的厚度为0.001-1mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110295976.6A CN113060710B (zh) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | 一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110295976.6A CN113060710B (zh) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | 一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113060710A CN113060710A (zh) | 2021-07-02 |
| CN113060710B true CN113060710B (zh) | 2022-08-02 |
Family
ID=76562466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110295976.6A Active CN113060710B (zh) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | 一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113060710B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115744842B (zh) * | 2022-10-11 | 2024-07-19 | 山西大学 | 一种利用煤气化灰渣制备石墨相氮化碳的方法 |
| CN116443877B (zh) * | 2023-04-18 | 2024-04-12 | 太原理工大学 | 一种煤基三维多孔碳及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2510990B1 (es) * | 2013-04-19 | 2015-07-31 | Universidad De Valladolid | Proceso de producción de nitruro de carbono polimérico en nanohojas |
| CN105289684A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-02-03 | 北京化工大学 | 一种大批量制备多孔片状石墨相氮化碳方法及其应用 |
| CN106938198B (zh) * | 2016-01-04 | 2019-08-20 | 中国科学院化学研究所 | 一种石墨相氮化碳多孔微球及其制备方法 |
| US10661257B2 (en) * | 2016-02-16 | 2020-05-26 | The George Washington University | Doped graphitic carbon nitrides, methods of making and uses of the same |
| CN108686690A (zh) * | 2017-04-12 | 2018-10-23 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种基于石墨相氮化碳g-C3N4的光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN108706559B (zh) * | 2018-05-30 | 2020-04-07 | 安徽大学 | 一种石墨相氮化碳材料的制备方法 |
| CN110590172B (zh) * | 2019-09-29 | 2020-12-25 | 燕山大学 | 一种石墨相氮化碳薄膜及其制备方法 |
| CN110947405B (zh) * | 2019-11-08 | 2023-07-28 | 武汉科技大学 | 一种规则排列的g-C3N4纳米管催化剂及其制备方法 |
| CN112125326B (zh) * | 2020-10-26 | 2022-09-13 | 内蒙古科技大学 | 一种连续生产纳米氧化铈的制备方法 |
-
2021
- 2021-03-19 CN CN202110295976.6A patent/CN113060710B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113060710A (zh) | 2021-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5891636B2 (ja) | 多結晶ダイヤモンドおよびその製造方法 | |
| CN113060710B (zh) | 一种在煤矸石中提取石墨相氮化碳的方法 | |
| WO2020098094A1 (zh) | 一种制备高纯碳化硅粉料的方法 | |
| US9850135B2 (en) | Polycrystalline diamond and manufacturing method thereof | |
| CN103794788B (zh) | 一种磷酸铁锂正极材料的表面碳包覆方法 | |
| CN105752953B (zh) | 一种石墨相氮化碳的制备方法 | |
| CN106868469B (zh) | 一种在硅基上无金属催化剂制备石墨烯的方法 | |
| JP2022517793A (ja) | 負極材料、その調製方法及びリチウムイオン電池 | |
| CN113481602B (zh) | 一种具有超导特性的无限层型镍酸盐薄膜的制备方法 | |
| CN110157226A (zh) | 一种耐高温吸波涂料及其制备方法 | |
| WO2022267103A1 (zh) | 晶种诱导微波合成的sic晶体及其制备方法 | |
| CN110590172B (zh) | 一种石墨相氮化碳薄膜及其制备方法 | |
| CN111298825A (zh) | 一种氮化碳-二硫化钼复合材料及制备方法 | |
| CN108946735A (zh) | 一种碳化硅晶体生长用大粒径碳化硅粉料的合成方法 | |
| CN109183143A (zh) | 一种利用还原气体提高AlN单晶纯度的方法 | |
| CN106637393A (zh) | 一种利用金属辅助在6H/4H‑SiC碳面上外延生长石墨烯的方法 | |
| CN111206230B (zh) | 一种新型二维硫化铬材料的制备方法 | |
| JP2009184897A (ja) | 炭化ケイ素単結晶の製造方法 | |
| CN108149198A (zh) | 一种wc硬质合金薄膜及其梯度层技术室温制备方法 | |
| TW201928132A (zh) | 一種用於生長特定形狀碳化物之裝置 | |
| CN103539087B (zh) | 一种制备氮化铝纳米线的方法 | |
| CN117185838A (zh) | 半导体生长的碳化钽涂层石墨部件及其制备方法 | |
| KR101298128B1 (ko) | 리튬이차전지 음극용 주석-주석산화물 하이브리드 나노구조물과 그의 제조방법 | |
| CN109950509A (zh) | 一种MoO2/MoS2复合电极材料及其制备方法 | |
| WO2024157893A1 (ja) | 炭化タンタル被覆炭素材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |