一种碳纤维@GO气凝胶、其制备方法及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115959856A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202310138876.1C04B14/02(2006.01)(22)申请日2023.02.20B01J13/00(2006.01)(71)申请人中国科学院长春应用化学研究所地址130022吉林省长春市人民大街5625号(72)发明人邓鹏飏兰晓琳郑春柏张依帆柳美华魏巍高健(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227专利代理师刘乐(51)Int.Cl.C04B26/04(2006.01)C04B26/08(2006.01)C04B38/00(2006.01)C04B14/38(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种碳纤维@GO气凝胶、其制备方法及应用(57)摘要本发明提供了一种碳纤维@GO气凝胶、其制备方法及应用。所述碳纤维@GO气凝胶由碳纤维、粘结剂和氧化石墨烯的混合溶液经定向冷冻、干燥后得到。本发明通过定向冷冻技术将具有中空结构的碳纤维和氧化石墨烯复合在一起，可以使得气凝胶具有质轻和隔热性好的特点，能够作为优异的隔热材料。同时，所述气凝胶具有垂直的定向排布结构，赋予其各向异性的特性，可以应用于特定场合。CN115959856ACN115959856A权利要求书1/1页1.一种碳纤维@GO气凝胶，其特征在于，由碳纤维、粘结剂和氧化石墨烯的混合溶液经定向冷冻、干燥后得到；所述碳纤维包括中空碳纤维。2.根据权利要求1所述的碳纤维@GO气凝胶，其特征在于，所述中空碳纤维选自树棉碳纤维、木棉碳纤维或棉花碳纤维中的任意一种或多种；所述粘结剂选自聚乙烯醇和/或聚氯乙烯。3.一种碳纤维@GO气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碳纤维、粘结剂和氧化石墨烯分散液混合，将得到的混合溶液进行定向冷冻，得到冷冻的块材；所述碳纤维包括中空碳纤维；(2)将得到的块材进行干燥处理，得到所述碳纤维@GO气凝胶。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液由氧化石墨烯与水混合后得到；所述碳纤维和氧化石墨烯的质量比为1g:(40～60)mg。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂在混合溶液中的质量分数为0.5％～1％。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述中空碳纤维由具有中空结构的生物质纤维在惰性气氛中经碳化处理后得到。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述生物质纤维选自树棉纤维、木棉纤维或棉花纤维中的任意一种或多种。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理具体为：以不超过2℃/min的速率升温至600～800℃处理1～6h。9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述定向冷冻的温度为‑60～‑30℃。10.一种防隔热材料，其特征在于，包括权利要求1或2所述的碳纤维@GO气凝胶或根据权利要求3～9中任一项所述的制备方法制备得到的碳纤维@GO气凝胶。2CN115959856A说明书1/5页一种碳纤维@GO气凝胶、其制备方法及应用技术领域[0001]本发明属于气凝胶材料技术领域，具体涉及一种碳纤维@GO气凝胶、其制备方法及应用。背景技术[0002]气凝胶材料是一种纳米级多孔固态材料，具有孔隙率高、比表面积大和密度极低的优点，对气凝胶进行组分或结构的设计能够调节其性能参数，已成为吸附剂、电磁吸收及屏蔽、电极电容器、储能以及生物医学在内的众多应用中的理想原材料。[0003]目前，碳基气凝胶材料作为一种由碳材料组装成的三维互连网络材料，与常规气凝胶材料相比，具有优异的热稳定性，耐温性可达3000℃。其中，石墨烯气凝胶材料因具有高疏水性、高比表面积、高孔隙率和优异的化学稳定性的优点而被广泛应用。定向冷冻法通过冷却过程的精确调控，可以在多个尺度上对最终得到的多孔材料进行良好的调控，被广泛用于石墨烯气凝胶材料的制备。但定向冷冻制备气凝胶过程多以分散均匀的水相分散液冷冻制备冰晶导向成型，而石墨烯的分散性较差，因此需要以能够均匀分散的氧化石墨烯分散液进行冷冻。然而单一的氧化石墨烯材料的隔热性较差，因此在保持气凝胶的轻质特性的同时，提升氧化石墨烯气凝胶的隔热性是目前亟需解决的问题。发明内容[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳纤维@GO气凝胶、其制备方法及应用。所述碳纤维@GO气凝胶具有中空度高、质轻和隔热性好的优点，且其存在定向排布结构，从而具有各向异性的特性，可应用于制备防隔热材料。[0005]为达到此目的，本发明采用以下技术方案：[0006]第一方面，本发明提供一种碳纤维@GO气凝胶，由碳纤维、粘结剂和氧化石墨烯的混合溶液经定向冷冻、干燥后得到。[0007]其中，所述碳纤维包括中空碳纤维