[發明專利]碳氣凝膠復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711034226.3
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107819122A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 王鶴;李佳媛;段佳琪;徐佳偉;尹培;龔偉志
• 申請（專利權）人: 天津晨祥豐凱新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司11449
• 代理人: 蔡純,張靖琳

技術領域

本發明涉及材復合料領域，更具體地，涉及一種碳氣凝膠復合材料的制備方法。

背景技術

碳氣凝膠是一種輕質，孔隙率高達80-98％，比表面積高達3000m²/g，電導率高的納米孔結構可控的新型碳材料，因此是一種理想的催化劑載體材料、吸附材料和電極材料，可廣泛地應用于電化學儲能、土壤修復、去離子凈化水處理、氣體吸附、生物醫藥、化工等多個領域。

二氧化鈦作為一種化學性質穩定，廉價易得，無毒的材料被廣泛應用，用于光降解、光催化、鋰電和超電領域。二氧化鈦主要有銳鈦礦和金紅石兩種結構，而銳鈦礦的二氧化鈦具有雙向孔隙通道，與金紅石相相比具有循環性能好、倍率性能好、容量高等特點，但導電性差，從而限制了其性能的發揮。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供一種二氧化鈦納米帶/碳氣凝膠復合材料的制備方法，利用碳氣凝膠的可調節三維納米網絡結構的優勢，采用熱注入法將碳氣凝膠顆粒與二氧化鈦納米帶進行復合。

本發明提供一種碳氣凝膠復合材料的制備方法，其中，包括：制得碳氣凝膠納米顆粒；制得氫氧化鈉溶液；向所述氫氧化鈉溶液中加入一定劑量的二氧化鈦，加熱至第一預定溫度持續第一預定時間，加入酸溶液攪拌、離心，經熱處理制得二氧化鈦納米帶；將所述二氧化鈦納米帶進行酸化或堿化；將所述碳氣凝膠納米顆粒制成溶液，得到碳氣凝膠的溶液；將酸化或堿化后的所述二氧化鈦納米帶與溶劑混合，進行超聲攪拌，加熱至第二預定溫度，與所述碳氣凝膠的溶液混合，反應至第二預定時間，經冷卻、離心制得所述碳氣凝膠復合材料。

優選地，所述制得碳氣凝膠納米顆粒的步驟包括：將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉和水按一定比例混合制得酚醛樹脂前驅體溶液；將所述酚醛樹脂前驅體溶液進行培養、置換、碳化制得所述碳氣凝膠納米顆粒。

優選地，所述碳氣凝膠納米顆粒為三維網絡結構。

優選地，將所述碳氣凝膠納米顆粒研磨至200目到500目之間；將所述碳氣凝膠納米顆粒用去離子水在抽濾機中沖洗4至6次；將所述碳氣凝膠納米顆粒保持一定溫度進行干燥。

優選地，所述氫氧化鈉溶液在5毫升至50毫升之間。

優選地，所述第一預定溫度在150攝氏度至400攝氏度之間；所述第一預定時間在10小時至20小時之間；所述熱處理的溫度在600攝氏度至1000攝氏度之間。

優選地，其中，用硫酸進行所述酸化；用氨水進行所述堿化。

優選地，所述碳氣凝膠納米顆粒的轉移電阻在0.05歐姆至0.4歐姆之間。

優選地，所述溶劑為去離子水和/或N-甲基-2-吡咯烷酮。

優選地，所述第二預定溫度在80℃至100℃之間；所述第二預定時間在20min-80min之間。

本發明的目的是選用一些環境友好的原材料，通過簡單的工藝，制備出一種新型的二氧化鈦納米帶/碳氣凝膠復合材料。該復合材料具有如下優勢：所制備的二氧化鈦表面經過處理后，變得粗糙，更有利于碳氣凝膠顆粒的復合，相比于一般的方法，該方法不引入雜質離子，可有效提高電池的壽命及穩定性；此外，采用熱注入法使得碳氣凝膠顆粒采用熱注入法將碳氣凝膠顆粒與二氧化鈦進行復合。所制備的碳氣凝膠顆粒具有優異的導電性能，并且比表面積高，可以吸附更多的離子。再者，三維網狀結構的碳氣凝膠有利于電子的快速傳輸，具有較高的功率密度，二氧化鈦具有優異循環性能和較高的能量密度，二者進行復合，可以起到協同增強的作用。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其他目的特征和優點將更為清楚。

圖1示出本發明實施例制備二氧化鈦納米帶/碳氣凝膠復合材料的流程圖。

圖2是本發明所制備的碳氣凝膠材料(a)與二氧化鈦納米帶/碳氣凝膠復合材料的充放電曲線(b)。

圖3是本發明所制備的碳氣凝膠材料與二氧化鈦納米帶/碳氣凝膠復合材料的倍率特性。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本發明。在各個附圖中，相同的元件采用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本發明的許多特定的細節，以便更清楚地理解本發明。但正如本領域的技術人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細節來實現本發明。

圖1示出本發明實施例制備二氧化鈦納米帶/碳氣凝膠復合材料的流程圖。

本發明制備的二氧化鈦納米帶/碳氣凝膠復合材料的方法如下: