[發明專利]一種超彈性親水全碳氣凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202010421421.7
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111591972B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 萬怡灶;王捷;羅紅林;張全超;楊志偉;荀曉偉
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B32/15;D01F9/14;B01J13/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種超彈性親水全碳氣凝膠，其特征在于，該全碳氣凝膠由細菌纖維素碳化所得的納米碳纖維和碳化菌體所組成，所述碳化菌體均勻地分布在所述納米碳纖維的基體中，且所述碳化菌體被所述納米碳纖維所纏繞；

所述全碳氣凝膠在70％應變下循環壓縮100次后可完全恢復其形狀，3％的應變下循環壓縮10萬次或者5％的應變下循環5萬次，壓縮應力減小幅度小于5％，所述全碳氣凝膠的潤濕角為10-30°；

所述的超彈性親水全碳氣凝膠按照下述步驟制備：

步驟一、采用常規方法配制培養基，并置入滅菌鍋高溫高壓滅菌30～60分鐘；

步驟二、制備細菌纖維素水凝膠：在無菌環境下，將菌種接種到培養基中；取已接種的培養基在30℃條件下靜態培養3～7天，得到細菌纖維素水凝膠；

步驟三、將該細菌纖維素水凝膠放入去離子水中浸泡，2～3次換水浸泡清洗至水溶液為無色，使得細菌菌體保留在細菌纖維素的基體中，得到細菌菌體與細菌纖維素組成的水凝膠，將上述的細菌菌體與細菌纖維素組成的水凝膠在叔丁醇中浸泡48小時后，在-40℃～-50℃冷凍干燥48小時，得到產菌體與細菌纖維素組成的氣凝膠材料；

步驟四、將步驟三得到的氣凝膠材料放入管式爐中，以30毫升/秒的速率通入氬氣10分鐘，排盡爐中的空氣后進行碳化，碳化工藝條件為：以1℃/分鐘的升溫速率加熱到250～350℃保溫100分鐘，接著以2℃/分鐘的升溫速率加熱到450～550℃保溫100分鐘，再以5℃/分鐘的升溫速率加熱到600～900℃保溫140分鐘，最后以1℃/分鐘的降溫速率降溫到250～350℃后隨爐冷卻至室溫，得到碳化菌體與碳化細菌纖維素組成的全碳氣凝膠。

2.一種如權利要求1所述的超彈性親水全碳氣凝膠的制備方法，其特征在于，采用以下步驟：

步驟一、采用常規方法配制培養基，并置入滅菌鍋高溫高壓滅菌30～60分鐘；

步驟二、制備細菌纖維素水凝膠：在無菌環境下，將菌種接種到培養基中；取已接種的培養基在30℃條件下靜態培養3～7天，得到細菌纖維素水凝膠；

步驟三、將該細菌纖維素水凝膠放入去離子水中浸泡，2～3次換水浸泡清洗至水溶液為無色，使得細菌菌體保留在細菌纖維素的基體中，得到細菌菌體與細菌纖維素組成的水凝膠，將上述的細菌菌體與細菌纖維素組成的水凝膠在叔丁醇中浸泡48小時后，在-40℃～-50℃冷凍干燥48小時，得到產菌體與細菌纖維素組成的氣凝膠材料；

步驟四、將步驟三得到的氣凝膠材料放入管式爐中，以30毫升/秒的速率通入氬氣10分鐘，排盡爐中的空氣后進行碳化，碳化工藝條件為：以1℃/分鐘的升溫速率加熱到250～350℃保溫100分鐘，接著以2℃/分鐘的升溫速率加熱到450～550℃保溫100分鐘，再以5℃/分鐘的升溫速率加熱到600～900℃保溫140分鐘，最后以1℃/分鐘的降溫速率降溫到250～350℃后隨爐冷卻至室溫，得到碳化菌體與碳化細菌纖維素組成的全碳氣凝膠。

3.根據權利要求2所述的超彈性親水全碳氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述的菌種選自于醋酸菌屬、土壤桿菌屬、假單胞桿菌屬、無色桿菌屬、產堿桿菌屬、氣桿菌屬、固氮菌屬、根瘤菌屬和八疊球菌屬中的任何一種。