[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610402653.1
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN107473199A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯素芳;楊鷙;龐生洋;胡成龍;成會明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司21002
• 代理人: 許宗富,周秀梅

1.一種高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠的制備方法，其特征在于：該方法是以間苯二酚和甲醛為原料，無水碳酸鈉為催化劑，去離子水為溶劑，經(jīng)溶膠-凝膠反應(yīng)后，再經(jīng)溶劑置換、常壓干燥和高溫炭化制備獲得所述高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠的制備方法，其特征在于：該方法具體包括如下步驟：

(1)溶液配制：將間苯二酚、甲醛水溶液、去離子水和無水碳酸鈉按照(380～2700)：(450～3060)：(860～5800)：1的重量比例混合均勻，獲得混合液；

(2)溶膠凝膠：將步驟(1)所得混合液置于15-95℃水浴中，保溫60-200小時(shí)后得到有機(jī)濕凝膠；

(3)溶劑置換：將步驟(2)所得有機(jī)濕凝膠浸泡于乙醇溶劑中，浸泡溫度控制在40～60℃之間，浸泡12小時(shí)后將乙醇倒出，并重復(fù)該步驟三次以上；

(4)常壓干燥：將溶劑置換后的凝膠放入常壓干燥箱中，溫度設(shè)為30～60℃，根據(jù)產(chǎn)品大小不同，干燥2～10天，獲得干凝膠；

(5)炭化處理：將步驟(4)所得干凝膠放入真空炭化爐中在惰性氣氛條件下炭化，升溫速度2～10℃/min，炭化終溫為900℃，并保溫兩小時(shí)。炭化后即得到所述高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，將水浴溫度調(diào)至15～45℃時(shí)，保溫時(shí)間30-80小時(shí)；將水浴溫度調(diào)至45～65℃時(shí)，保溫時(shí)間20-70小時(shí)；將水浴溫度調(diào)至65～95℃時(shí)，保溫時(shí)間10-50小時(shí)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備的高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠，其特征在于：所述塊狀炭氣凝膠的尺寸≥100mm×100mm×30mm，炭顆粒之間相互連接形成三維網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，隨著炭氣凝膠密度的變化，其炭顆粒尺寸在30-800nm間可調(diào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠，其特征在于：所述炭氣凝膠的密度為0.3-0.6g/cm³，壓縮強(qiáng)度為10-65MPa。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠，其特征在于：所述炭氣凝膠的熱導(dǎo)率為0.06-0.09W/(m·K)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)度大尺寸塊狀炭氣凝膠的應(yīng)用，其特征在于：該炭氣凝膠可應(yīng)用于隔熱材料、催化材料、吸附材料或電極材料。