[发明专利]一种高强度大尺寸块状炭气凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高强度大尺寸块状炭气凝胶的制备方法，其特征在于：该方法是以间苯二酚和甲醛为原料，无水碳酸钠为催化剂，去离子水为溶剂，经溶胶-凝胶反应后，再经溶剂置换、常压干燥和高温炭化制备获得所述高强度大尺寸块状炭气凝胶。

2.根据权利要求1所述的高强度大尺寸块状炭气凝胶的制备方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：

(1)溶液配制：将间苯二酚、甲醛水溶液、去离子水和无水碳酸钠按照(380～2700)：(450～3060)：(860～5800)：1的重量比例混合均匀，获得混合液；

(2)溶胶凝胶：将步骤(1)所得混合液置于15-95℃水浴中，保温60-200小时后得到有机湿凝胶；

(3)溶剂置换：将步骤(2)所得有机湿凝胶浸泡于乙醇溶剂中，浸泡温度控制在40～60℃之间，浸泡12小时后将乙醇倒出，并重复该步骤三次以上；

(4)常压干燥：将溶剂置换后的凝胶放入常压干燥箱中，温度设为30～60℃，根据产品大小不同，干燥2～10天，获得干凝胶；

(5)炭化处理：将步骤(4)所得干凝胶放入真空炭化炉中在惰性气氛条件下炭化，升温速度2～10℃/min，炭化终温为900℃，并保温两小时。炭化后即得到所述高强度大尺寸块状炭气凝胶。

3.根据权利要求2所述的高强度大尺寸块状炭气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将水浴温度调至15～45℃时，保温时间30-80小时；将水浴温度调至45～65℃时，保温时间20-70小时；将水浴温度调至65～95℃时，保温时间10-50小时。

4.根据权利要求1所述方法制备的高强度大尺寸块状炭气凝胶，其特征在于：所述块状炭气凝胶的尺寸≥100mm×100mm×30mm，炭颗粒之间相互连接形成三维网络骨架结构，随着炭气凝胶密度的变化，其炭颗粒尺寸在30-800nm间可调。

5.根据权利要求4所述的高强度大尺寸块状炭气凝胶，其特征在于：所述炭气凝胶的密度为0.3-0.6g/cm³，压缩强度为10-65MPa。

6.根据权利要求5所述的高强度大尺寸块状炭气凝胶，其特征在于：所述炭气凝胶的热导率为0.06-0.09W/(m·K)。

7.根据权利要求4所述的高强度大尺寸块状炭气凝胶的应用，其特征在于：该炭气凝胶可应用于隔热材料、催化材料、吸附材料或电极材料。