基于水熱碳化技術(shù)的廢棄煙末制備水熱炭和碳量子點研究

編號：NMJS08799

篇名：基于水熱碳化技術(shù)的廢棄煙末制備水熱炭和碳量子點研究

作者：張峻松 朱鑫超 王姍姍 王軼 張常記 張樂 梁淼 郭鵬

關(guān)鍵詞： 廢棄煙末 水熱碳化 水熱炭 碳量子點 燃燒性能

機構(gòu)： 鄭州輕工業(yè)大學(xué)煙草科學(xué)與工程學(xué)院 湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司襄陽卷煙廠 四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司什邡卷煙廠 紅塔遼寧煙草有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心

摘要： 為探索廢棄煙末資源化與高值化利用途徑,通過水熱碳化技術(shù)將煙末一鍋法同時轉(zhuǎn)化為水熱炭燃料和碳量子點熒光納米材料,研究了水熱碳化溫度和反應(yīng)時間對水熱炭和碳量子點燃燒性能的影響,采用紅外光譜、X射線光電子能譜、熱重分析等手段表征樣品的形貌結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能。結(jié)果表明:隨著水熱碳化反應(yīng)強度的加大,水熱炭的產(chǎn)率降低,而水熱炭的固定碳含量和高位熱值呈升高趨勢,當(dāng)反應(yīng)溫度為240℃、時間為2 h時,高位熱值達到最高(18.66 MJ/kg);水熱炭表面附著有碳微球顆粒,且廢棄煙末內(nèi)纖維素類結(jié)構(gòu)在水熱碳化過程中不斷被分解破壞;水熱炭的燃燒過程可分為三個階段,其中固定碳燃燒階段的失重率隨水熱碳化反應(yīng)強度加大逐漸增加至31.44%,水熱炭的引燃溫度和燃燒穩(wěn)定性均優(yōu)于煙末原料;所制備的氮摻雜型碳量子點的粒徑為2.14~3.02 nm,粒徑分布較均勻,貯存穩(wěn)定性較好;碳量子點在365 nm的紫外激發(fā)波長下發(fā)射藍色熒光,且其熒光發(fā)射光譜呈現(xiàn)激發(fā)光波長依賴性,當(dāng)水熱碳化溫度為200℃、反應(yīng)時間為4 h時,碳量子點的熒光發(fā)射強度最高。