一种木质素纳米碳纤维及其制备方法

本发明公开了一种木质素基纳米碳纤维及其制备方法，属于材料领域。该制备方法包括以下5个步骤：木质素预处理、纺丝液配制、静电纺丝、预氧化和碳化。特征是木质素预处理是选择相对分子质量介于5000～50000之间的木质素，按碱木质素、乙酸木质素(或甲酸木质素)两类木质素分别进行包括除去碳水化合物和无机盐的处理。所得纳米碳纤维的直径为50～300nm，长度为1～10μm。所得木质素具有较好的可纺性，无需加入合成高分子即可纺出纳米纤维并进而加工成纳米碳纤维。另外，本发明的方法采用简单的电纺设备进行电纺，喷丝口直径较大，不易发生堵塞，保证了纺丝设备工作的可靠性。
一种木质素纳米碳纤维的制备方法，包括木质素预处理、纺丝液配制、静电纺丝、纤维预氧化和纤维碳化的步骤，其特征在于：所述木质素预处理具体包括以下步骤：对于碱性木质素，先将碱木质素溶解于用NaOH调节pH值至8～12之间的水中，先用60～200目滤网除去机械杂质，再用截流相对分子质量为50000和5000的超滤膜依次过滤溶液，取相对分子质量介于5000～50000之间的级分，用盐酸或硫酸调pH值至6.5～7.5，浓缩后干燥，再将干燥后的木质素用体积比1∶1～2∶1的1，2-二氯乙烷-乙醇混合液溶解，分离不溶物，清液加到乙醚中使木质素沉淀，离心分离沉淀并用乙醚洗3～5次，真空干燥，并粉碎；而对于乙酸木质素或甲酸木质素，则是将其溶于10～50倍质量的二氧六环中，用60～200目滤网除去机械杂质，然后把溶液缓慢地加到2～5倍于二氧六环体积的、体积比为1∶0.5～1∶3的乙醚-石油醚混合液中，搅拌5～15分钟生成沉淀，再用离心机以3000～6000转/分的转速离心分离沉淀，再用体积比组成相同的乙醚-石油醚混合液过滤沉淀2次，石油醚洗涤1次，最后在30～40℃真空干燥箱中干燥。