[发明专利]一种高强度耐高温纳米碳复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种高强度耐高温纳米碳复合材料的制备方法，其特征在于包括：

以碳材料聚集网络结构作为过滤体，对包含有选定物质和/或选定物质前驱体的液相体系进行过滤，或者，使碳材料聚集网络结构浸置于包含有选定物质和/或选定物质前驱体的液相体系中，其中，所述选定物质选自金属或非金属单质、金属化合物或非金属化合物中的任意一种或多种的组合，所述非金属化合物选自二氧化硅、碳化硅和氮化硼中的任意一种或两种以上的组合；所述金属化合物选自金属氧化物，所述金属氧化物选自二氧化钛、三氧化钨和四氧化三铁中的任意一种或两种以上的组合；所述碳材料选自碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维和富勒烯中的任意一种或两种以上的组合；

对表面及内部均分布有所述选定物质和/或选定物质前驱体的碳材料聚集网络结构进行固化处理，获得所述高强度耐高温纳米碳复合材料，所述固化处理的温度为120～500℃，时间为0.3～4h；

所述高强度耐高温纳米碳复合材料主要由表面及内部分布有选定物质和/或选定物质的前驱体的二维或三维聚集结构经固化处理形成，所述二维或三维聚集结构主要由多个碳材料密集交织形成，所述二维或三维聚集结构中于相邻碳材料之间的间隙内或相邻碳材料的搭接处分布有选定物质，所述高强度耐高温纳米碳复合材料中碳材料的含量为10～85wt%，所述高强度耐高温纳米碳复合材料具有多孔结构，所述高强度耐高温纳米碳复合材料的杨氏模量在3GPa以上，抗拉强度在150MPa以上，在700℃具有90%以上的质量残余。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述二维或三维聚集结构为薄膜形态的。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述二维或三维聚集结构中至少部分碳材料表面附着有所述选定物质。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述选定物质的前驱体为盐。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述选定物质为纳米材料。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳材料选自一维和/或二维的纳米和/或微米材料。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳材料选自纳米纤维、纳米线、纳米带和纳米片中的任意一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高强度耐高温纳米碳复合材料中碳材料的含量为25～80wt%。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述液相体系为所述选定物质的分散液；或者，所述液相体系为所述选定物质前驱体的溶液。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述液相体系内的溶剂能够使选定物质均匀分散，所述溶剂选自有机溶剂或水。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述选定物质与碳材料的质量比为0.3：1～3：1。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：

提供包含有金属离子溶液和溶剂的液相体系，之后生长金属氧化物颗粒；

以碳材料聚集网络结构作为过滤体，对所述液相体系进行过滤，或者将碳材料聚集网络结构浸置于所述液相体系中。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳材料聚集网络结构为薄膜形态的。

14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳材料聚集网络结构为三维结构。

15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述固化处理的时间为0.3～2h。

16.由权利要求1-15中任一项所述方法制备的高强度耐高温纳米碳复合材料于制备高强度耐高温材料、光催化活性材料或具有屏蔽特性材料领域中的用途。