[发明专利]一种高密度活化碳气凝胶及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高密度活化碳气凝胶及其制备方法，包括(1)配制高浓度酚醛反应溶液；(2)变速剪切乳化获得含微米级乳粒的均匀悬浊液；(3)变速搅拌维持乳液稳定并升温凝胶化获得含微米级水凝胶的浆料；(4)分离清洗获得球形微米级含水凝胶粉末；(5)经过常温常压干燥，碳化及活化过程获得最终产品。本发明制备的带有可控介孔的碳气凝胶粉末具有非常好的球形度、非常高的比表面积、较高的导电率和较高的振实密度，特别适合用作超级电容电极，也可用于催化剂载体、无机纳米微粒的合成模板、气体吸附材料和储氢材料，在储能、高分子材料、磁性材料及其它纳米材料与技术相关领域也有重要应用价值。

主权项

一种高密度活化碳气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、取间苯二酚、甲醛和碳酸钠加入蒸馏水中搅拌15～30min，配制成密度为0.6～0.9g/cm³的反应溶液，并将反应溶液置于冰水溶液中；所述间苯二酚与甲醛的摩尔比为1：1.5～2.5；所述间苯二酚与碳酸钠的摩尔比为1:100～1000；步骤二、在常温下，以300～500r/min的速度搅拌白油，搅拌的同时将反应溶液滴加到白油中，然后在1000～2000r/min的速度下搅拌30～50min，将搅拌后的物料放入高压脉冲处理室中利用高压脉冲电场预处理60～90min，然后在60～80℃下，以50～100r/min的速度搅拌5～8h，得到黄色悬浊液；所述加入的反应溶液与白油的体积比为1:5～10；步骤三、将黄色悬浊液抽滤或离心，得到黄色泥状物，用乙醇反复清洗黄色泥状物，然后离心分离得到粉体，将粉体自然干燥或在60～80℃下干燥；步骤四、将干燥的粉体加入碳化釜中，在150℃下抽真空后充惰性气体保护，以5～10℃/min的速度升温至400～600℃，保温20～50min，继续以5～10℃/min的速度升温至600～800℃，保温2～3h，继续以5～10℃/min的速度升温至800～1000℃，保温1～3h，获得碳气凝胶粉末；步骤五、将碳气凝胶粉末加入旋转炉中，以60～150mL/min的流量通入CO₂，同时以5～10℃/min的速度升温至400～600℃，保温1～3h，继续以5～10℃/min的速度升温至600～800℃，保温2～3h，继续以5～10℃/min的速度升温至800～950℃，保温2～3h，得到高密度活化碳气凝胶；所述旋转炉的旋转速度为3～10r/min。