[發(fā)明專利]一種碳納米管氣凝膠的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710058005.3 | 申請日： | 2017-01-23 |
| 公開（公告）號： | CN106747572B | 公開（公告）日： | 2020-08-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張春梅;翟天亮;劉淵;聶勝強;羅軍;嚴偉 | 申請（專利權(quán)）人： | 貴陽學(xué)院 |
| 主分類號： | C01B32/05 | 分類號： | C01B32/05;C04B38/00 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務(wù)所 11569 | 代理人： | 王加貴 |
| 地址： | 550000 貴州省*** | 國省代碼： | 貴州;52 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 納米 凝膠 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供一種碳納米管氣凝膠的制備方法。本發(fā)明采用殼聚糖的稀酸溶液或水溶性聚合物的水溶液作為分散劑，通過殼聚糖或水溶性聚合物提高碳納米管在水溶液中的穩(wěn)定性，使碳納米管均勻分散，再經(jīng)冷凍和干燥得到復(fù)合氣凝膠，然后經(jīng)熱處理增強碳納米管之間的作用力，提高碳納米管網(wǎng)絡(luò)的強度，最后去除復(fù)合氣凝膠中的聚合物，得到導(dǎo)電率高的碳納米管氣凝膠，制備方法簡單環(huán)保。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的制備方法制備的碳納米管氣凝膠導(dǎo)電率為1～100S/m，且密度低(5～100kg/m3)，彈性高(可壓縮率50～80％)，比表面積高(50～1000m2/g)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種碳納米管氣凝膠的制備方法。
背景技術(shù)
氣凝膠是一類具有三維多孔結(jié)構(gòu)的固態(tài)材料，具有超低密度、孔隙發(fā)達、高比表面積等特點，被廣泛應(yīng)用于催化、吸附、能量儲存等領(lǐng)域。世界上第一塊氣凝膠，是美國斯坦福大學(xué)的Kistler等人于1931年(Nature,1932,127,741-741)，利用溶膠-凝膠法及超臨界干燥技術(shù)制備的無機二氧化硅氣凝膠，被成功應(yīng)用于催化和玻璃等領(lǐng)域。隨后，美國LawranceLivermore國家實驗室研究員Pekala等人于1987年(Polymer Preprint,1988,29,204-206)，首次采用間苯二酚和甲醛在碳酸鈉的催化下制備出有機凝膠，并采用二氧化碳超臨界方法干燥和炭化得到炭氣凝膠。由于炭材料的導(dǎo)電特性，更具有不溶不熔的特點，使得炭氣凝膠相比于無機氧化物凝膠具有更廣泛的應(yīng)用。
碳納米管發(fā)現(xiàn)于1991年(Nature,1991,354,56-58)，作為一種由碳原子組成的新型納米碳材料，具有超高的導(dǎo)電率、熱導(dǎo)率和優(yōu)異的機械性能。一般認為，將一維的碳納米管組裝成三維的多孔材料，比如碳納米管氣凝膠，會展現(xiàn)出更加有趣的性能，比如電學(xué)、力學(xué)、催化性能等。在過去幾十年，國內(nèi)外在炭納米管氣凝膠的制備工藝、結(jié)構(gòu)性能、應(yīng)用開發(fā)等方面開展了大量研究。
由于碳納米管不易分散，要制備分散良好的純碳納米管氣凝膠非常困難，通常需引入其它物質(zhì)促進其分散。例如中國專利CN 104998589A公開了一種高效吸油碳氣凝膠材料的制備方法，得到了三維石墨烯-碳納米管復(fù)合氣凝膠材料；中國專利CN 104437279A公開了摻雜碳納米管氣凝膠及其制備方法與應(yīng)用，得到摻雜碳納米管氣凝膠；但上述兩種方法制備的碳納米管氣凝膠通常含有其它物質(zhì)或者摻雜其它元素，不能充分發(fā)揮出碳納米管的優(yōu)異性能，氣凝膠的導(dǎo)電率較差，并且制備過程較復(fù)雜，成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種碳納米管氣凝膠的制備方法，本發(fā)明制備得到的碳納米管氣凝膠具有良好的導(dǎo)電性，制備工藝簡單。
本發(fā)明提供了一種碳納米管氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：
(1)將碳納米管與聚合物溶液混合，得到碳納米管-聚合物分散液；所述聚合物溶液包括殼聚糖的稀酸溶液或水溶性聚合物的水溶液；所述稀酸的質(zhì)量濃度為0.3～5％；
(2)將所述步驟(1)得到的碳納米管-聚合物分散液冷凍干燥，得到復(fù)合氣凝膠前驅(qū)體；
(3)將所述步驟(2)得到的復(fù)合氣凝膠前驅(qū)體進行熱處理，得到復(fù)合氣凝膠；
(4)將所述步驟(3)得到的復(fù)合氣凝膠中的聚合物去除，得到碳納米管氣凝膠。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中碳納米管與聚合物的質(zhì)量比為30～100:100。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中聚合物溶液的質(zhì)量濃度為0.3～5％。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中的水溶性聚合物包括聚乙烯醇和/或聚乙二醇。
優(yōu)選的，所述步驟(2)中冷凍干燥的溫度為-100～-20℃，冷凍干燥的時間為1～10天。
優(yōu)選的，所述冷凍干燥前還包括冷凍步驟。
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