[發(fā)明專(zhuān)利]羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711084945.6
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107892286B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱英杰;張永剛;陳峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C01B25/32
• 分類(lèi)號(hào): C01B25/32;C04B38/00
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;熊子君

本發(fā)明涉及羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠。所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠是由羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)組成的，具有相互連通的多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)；所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)的長(zhǎng)度為20～2000微米，直徑為10～100納米。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有高孔隙率、低密度、低熱導(dǎo)率、親疏水性可調(diào)的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠及其制備方法。具體涉及以羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)漿料為原料，通過(guò)干燥、浸泡、清洗制備出一種新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)自組裝形成的氣凝膠材料，所得氣凝膠材料具有高孔隙率、低密度、低熱導(dǎo)率、親疏水性可調(diào)節(jié)的性質(zhì)，屬于無(wú)機(jī)功能材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氣凝膠是一種粒子相互聚集構(gòu)成的具有三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分散固態(tài)材料，是一種典型的多孔材料。例如金氣凝膠、銅氣凝膠、石墨烯氣凝膠、碳納米管氣凝膠、二氧化硅氣凝膠等。氣凝膠材料因其低密度、高孔隙率、高比表面積、大孔體積等獨(dú)特的物理性能，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。作為一種具有連續(xù)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔材料，氣凝膠的獨(dú)特結(jié)構(gòu)賦予其低密度、高孔隙率、高比表面積、低熱導(dǎo)率、低聲傳播速率等特性，因而在隔熱、吸附、航空航天、能源、環(huán)保、催化、生物醫(yī)學(xué)、科學(xué)研究等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

到目前為止，人們已經(jīng)通過(guò)多種不同的方法合成出了許多不同種類(lèi)的氣凝膠材料，包括碳納米管氣凝膠、石墨烯氣凝膠、纖維素氣凝膠等碳基氣凝膠；銅氣凝膠、金氣凝膠等金屬基氣凝膠；以及二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠等無(wú)機(jī)氧化物氣凝膠。但是現(xiàn)有的一些氣凝膠材料仍面臨一些問(wèn)題。例如碳納米管、石墨烯、纖維素等碳基氣凝膠材料的制備條件苛刻、復(fù)雜、成本高；二氧化硅、氧化鋁等無(wú)機(jī)氧化物氣凝膠的韌性小、脆性大。因此探索新的方法制備出性能優(yōu)良的氣凝膠材料成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

雖然目前文獻(xiàn)已有具有優(yōu)良力學(xué)性能的氣凝膠材料的合成方法的報(bào)道，但主要集中于碳納米管、石墨烯、纖維素等碳基氣凝膠材料，然而碳納米管、石墨烯、纖維素等材料的制備過(guò)程復(fù)雜、苛刻、且產(chǎn)量小、成本高，因此限制了其批量化生產(chǎn)及實(shí)際應(yīng)用。以一種簡(jiǎn)單、低成本的方法合成具有優(yōu)良力學(xué)性能、高孔隙率、低密度、低熱導(dǎo)率、親疏水性可調(diào)節(jié)的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠材料，目前還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)良力學(xué)性能、高孔隙率、低密度、低熱導(dǎo)率、親疏水性可調(diào)節(jié)的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠材料及其制備方法。

一方面，本發(fā)明提供一種羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠是由羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)組成的，具有相互連通的多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠具有優(yōu)良力學(xué)性能、高孔隙率、低密度、低熱導(dǎo)率、親疏水性可調(diào)節(jié)。例如，其孔隙率可為95～99.9％。密度可為1～20mg/cm³。熱導(dǎo)率可為0.01～0.1W/m·K。水接觸角可為0度或144.7度。其具有優(yōu)良的彈性性能。

較佳地，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)的長(zhǎng)度為20～2000微米，直徑為10～100納米。

另一方面，本發(fā)明提供上述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠的制備方法，將均勻分散的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)漿料倒入具有一定形狀的器具中進(jìn)行冷凍成型、干燥得到羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠。

本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，操作方便，不需要復(fù)雜昂貴的設(shè)備，有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。通過(guò)本發(fā)明所述制備方法制備的具有優(yōu)良力學(xué)性能、高孔隙率、低密度、低熱導(dǎo)率、親疏水性可調(diào)節(jié)的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)氣凝膠材料，在空氣凈化、油/水分離、環(huán)境保護(hù)、過(guò)濾吸附、生物醫(yī)學(xué)、催化、隔熱、能源等眾多領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

較佳地，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)漿料中羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)的濃度為0.5wt.％～2wt.％。

較佳地，所述羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線(xiàn)漿料通過(guò)將含有水溶性鈣鹽、脂肪酸鹽、和水溶性磷源的水溶液在180～220℃保溫12～72小時(shí)而得。