[发明专利]一种在二氧化硅气凝胶颗粒表面直接生长超疏水碳纳米管层的简易方法

说明书

一种在二氧化硅气凝胶颗粒表面直接生长超疏水碳纳米管层的简易方法，它涉及一种表面生长碳纳米管层的方法。本发明的目的是要解决现有方法制备的疏水二氧化硅气凝胶颗粒在高温及条件苛刻的环境中不能使用的问题。方法：一、制备二氧化硅气凝胶颗粒；二、制备覆盖有二氧化硅气凝胶颗粒的陶瓷舟；三、排出管式炉内的空气；四、化学气相沉积；五、自然冷却，得到表面直接生长超疏水碳纳米管层的二氧化硅气凝胶颗粒。本发明可获得表面直接生长超疏水碳纳米管层的二氧化硅气凝胶颗粒。

技术领域

本发明涉及一种表面生长碳纳米管层的方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，超疏水表面在农业、军工、建筑、交通、纺织、医疗、防腐及日常生活等领域受到了各国研究者的广泛关注。实现表面超疏水的两个主要方法是调控表面粗糙度和降低表面自由能。自1991年Iijima发现了碳纳米管以来，碳纳米管就以其特殊的结构、优异的性能备受关注。由于碳自身疏水特性及碳微纳结构的特殊性质，被应用于超疏水涂层领域。

浙江工业大学唐谊平等人在公开日为2012年7月4日，申请号为201110459158.1的中国专利申请公开了一种铜/碳纳米管复合超疏水材料的制备方法，将铜与碳纳米管复合成一种新的材料，具有超疏水的性质，该发明证实了合理碳纳米管层可以实现金属表面的超疏水改性。但尚未发现在SiO₂气凝胶颗粒生长超疏水碳纳米管层的发明研究。

北京航天赛德科技发展有限公司在公开日为2016年3月16日，申请号为201510956261.5的中国专利申请公开了一种超疏水改性二氧化硅的制备方法，在二氧化硅气凝胶溶胶过程时加入改性试剂，对其进行化学改性，制备出超疏水二氧化硅气凝胶颗粒。该方法(有机官能团疏水)亦是现有SiO₂气凝胶疏水改性最常用的方法。然而，在受中高温或辐射作用时，官能团容易断裂而使材料丧失疏水性。严重影响了SiO₂气凝胶材料性能及使用寿命。开发稳定性更强的SiO₂疏水改性技术是解决该问题的必经之路。

现有技术中制备改性二氧化硅不能用于苛刻的环境中，在250℃～300℃下官能团断裂，失去疏水性。因此，通过合理手段，在SiO₂气凝胶表面生长超疏水碳纳米管层，实现高温、辐射情况下，SiO₂气凝胶表面仍具有超疏水性，对保证材料性能，扩宽材料应用领域具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法制备的疏水二氧化硅气凝胶颗粒在高温及条件苛刻的环境中不能使用的问题，而提供一种在二氧化硅气凝胶颗粒表面直接生长超疏水碳纳米管层的简易方法。

一种在二氧化硅气凝胶颗粒表面直接生长超疏水碳纳米管层的简易方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备二氧化硅气凝胶颗粒：

①、将工业水玻璃与去离子水混合，得到水玻璃混合溶液；

步骤一①中所述的工业水玻璃与去离子水的体积比为1:5；

步骤一①中所述的工业水玻璃为质量分数为34％的液体硅酸钠；

②、使用质量分数为10％的盐酸将水玻璃混合溶液的pH值调节至9.5，再在温度为50℃～60℃下水浴加热1h～3h，得到二氧化硅湿凝胶；

③、将二氧化硅湿凝胶放入通风橱中，再向二氧化硅湿凝胶中加入无水乙醇，再在室温下静置6h～10h，再去除上层的液体，得到胶状物质；

步骤一③中所述的无水乙醇与步骤一①中所述的工业水玻璃的体积比为(5mL～15mL):20mL；

④、重复步骤一③三次，得到去除水分的胶状物质；

⑤、将去除水分的胶状物质置于温度为50℃～60℃下干燥10h～14h，得到块状物质；