[發明專利]高強度大尺寸塊狀炭氣凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710406263.6
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN108975300A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 湯素芳;楊鷙;龐生洋;胡成龍;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B32/15;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

1.一種高強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，經溶膠-凝膠反應后，再經常壓干燥和高溫炭化處理獲得所述高強度大尺寸塊狀炭氣凝膠。

2.根據權利要求1所述的高強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混合均勻，獲得混合液；

(2)溶膠-凝膠反應：將步驟(1)所得混合液置于15-95℃水浴中，保溫1～20天后得到有機濕凝膠；

(3)常壓干燥：將步驟(2)所得凝膠先進行溶劑置換再進行常壓干燥后獲得干凝膠，或者將步驟(2)所得凝膠直接進行常壓干燥后獲得干凝膠；所述常壓干燥過程為：將所述凝膠放入常壓干燥箱中，溫度設為30～60℃，干燥2～10天，獲得干凝膠；

(4)炭化處理：將步驟(3)所得干凝膠放入真空炭化爐中在惰性氣氛條件下炭化，以2～10℃/min的升溫速率升溫至炭化終溫900℃，并保溫兩小時；炭化處理后即得到所述高強度大尺寸塊狀炭氣凝膠。

3.根據權利要求2所述的高強度大尺寸塊狀炭氣凝膠的制備方法，其特征在于：該方法中，所得凝膠先進行溶劑置換再進行常壓干燥時，步驟(1)中的間苯二酚、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，所得混合液在溶膠-凝膠反應中的保溫時間為60～200小時；所得凝膠直接進行常壓干燥時，步驟(1)中的間苯二酚、甲醛水溶液、去離子水和無水碳酸鈉按照(2000～2700)：(2000～3500)：(5000～7000)：1的重量比例混合，所得混合液在溶膠-凝膠反應中的保溫時間為1～20天。

4.根據權利要求2所述的高強度大尺寸塊狀炭氣凝膠的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述溶劑置換過程為：將步驟(2)所得有機濕凝膠浸泡于乙醇溶劑中，乙醇溶劑的體積為有機濕凝膠體積的5～10倍，浸泡溫度為40～60℃，浸泡12小時后將乙醇倒出，并重復該步驟三次以上。

5.根據權利要求2所述的高強度大尺寸塊狀炭氣凝膠的制備方法，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絡骨架結構，隨著炭氣凝膠密度的變化，其炭顆粒尺寸在30-800nm之間變化。

6.根據權利要求5所述的高強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，壓縮強度為8-65MPa。

7.根據權利要求5所述的高強度大尺寸塊狀炭氣凝膠，其特征在于：所述炭氣凝膠的熱導率為0.06-0.09W/(m·K)。

8.根據權利要求5所述的高強度大尺寸塊狀炭氣凝膠的應用，其特征在于：該炭氣凝膠應用于隔熱材料、催化材料、吸附材料或電極材料。