一种碳气凝胶的低成本制备工艺及碳气凝胶.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112811419A(43)申请公布日2021.05.18(21)申请号202110330588.7(22)申请日2021.03.29(71)申请人宇荣（江苏）新材料科技有限公司地址215400江苏省苏州市太仓市开发区北京东路88号中A幢4楼(72)发明人吴海荣(51)Int.Cl.C01B32/318(2017.01)C01B32/336(2017.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种碳气凝胶的低成本制备工艺及碳气凝胶(57)摘要本发明公开了一种碳气凝胶的低成本制备工艺。本发明的技术方案是：一种碳气凝胶的低成本制备工艺，包括以下步骤，a、将淀粉和常温去离子水混合均匀再将混合液加入到100℃的去离子水中，搅拌均匀直至全部成为半透明状；b、将步骤a得到的半透明状液体放在常温下老化、加入丙酮置换、加入二氯甲烷置换后进行疏水处理；c、对步骤b中的液体干燥得到固体淀粉碳凝胶，在管式炉中通入N2并逐步升温使淀粉气凝胶发生分解碳化得到碳气凝胶，然后冷却；d、继续通入CO2并升温活化，得到黑色多孔状的碳气凝胶。本发明提供的方案成本低、工艺简单能够得到超轻碳气凝胶。CN112811419ACN112811419A权利要求书1/1页1.一种碳气凝胶的低成本制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，a、将淀粉和常温去离子水混合均匀再将混合液加入到100℃的去离子水中，搅拌均匀直至全部成为半透明状；b、将步骤a得到的半透明状液体放在常温下老化、加入丙酮置换、加入二氯甲烷置换后进行疏水处理；c、对步骤b中的液体干燥得到固体淀粉碳凝胶，在管式炉中通入N2并逐步升温使淀粉气凝胶发生分解碳化得到碳气凝胶，然后冷却；d、继续通入CO2并升温活化，得到黑色多孔状的碳气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种碳气凝胶的低成本制备工艺，其特征在于：所述淀粉与去离子水的质量比为1:3~1：8。3.根据权利要求2所述的一种碳气凝胶的低成本制备工艺，其特征在于：所述淀粉与去离子水的质量比为1:6。4.根据权利要求1所述的一种碳气凝胶的低成本制备工艺，其特征在于：所述步骤b中老化时间、丙酮置换时间、二氯甲烷的置换时间以及疏水处理时间均为20~30小时。5.根据权利要求1或4所述的一种碳气凝胶的低成本制备工艺，其特征在于：所述步骤c中的干燥过程是，在负压环境下，50℃温度下干燥48小时，得到白色固体淀粉气凝胶。6.根据权利要求5所述的一种碳气凝胶的低成本制备工艺，其特征在于：所述步骤c中的升温及分解碳化过程是，将淀粉气凝胶放入管式炉中，在N流中，温度从0850℃，升温速2~率5℃/min，共170min，在850℃保持2小时使淀粉气凝胶发生分解碳化得到碳气凝胶。7.根据权利要求6所述的一种碳气凝胶的低成本制备工艺，其特征在于：所述所述步骤c中的冷却过程是，在通N2情况下经60min降温至500℃，500℃自然冷却至室温。8.根据权利要求7所述的一种碳气凝胶的低成本制备工艺，其特征在于：所述步骤d中升温活化的过程是，通入CO2，温度升至800℃进行活化，保持2小时，然后冷却至室温得到黑色多孔状的碳气凝胶。9.一种利用权利要求1至8中任一所述的低成本碳气凝胶的制备工艺制成的碳气凝胶，其特征在于：所述碳气凝胶为由多孔的石墨片层交联成的结构，含有微孔、介孔和大孔，所述微孔尺寸为0.5~2nm，介孔尺寸为3~10nm，大孔尺寸为50~100nm。2‑110.根据权利要求9所述的一种碳气凝胶，其特征在于：其比表面积为1000~1800mg，其中中微孔的比表面积占总比表面积的60％~80％。2CN112811419A说明书1/4页一种碳气凝胶的低成本制备工艺及碳气凝胶技术领域[0001]本发明涉及纳米新材料及其制备技术领域，特别涉及一种低成本碳气凝胶的制备工艺。背景技术[0002]碳气凝胶作为一种新型轻质纳米多孔无定形炭素材料，在声学、光学、电学、动力学和低温热学等方面具有很好的应用前景。其突出的特点是比表面积高、质量轻、高孔隙率、导电性能好、热导率低等，在吸附、能量的转化与储存、传感器以及绝热保温材料等领域具有广泛的应用。[0003]但是现有碳气凝胶制备工艺复杂，一般采用溶胶凝胶法或模板导向法。前者一般以间苯二酚和甲醛为原料，在碱性催化剂的作用下形成凝胶，然后超临界干燥得到有机气凝胶，并且在惰性气体下高温热解得到碳气凝胶；后者一般依赖于模板的精细结构和尺寸，难以大批量制备。发明内容[0004]针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种成本低、工艺简单的制备工艺以及超轻碳气凝胶。[0005]为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种碳气凝胶的低成本制备工艺，包括以下步骤，a、将淀粉和常温去离子水