[发明专利]一种碳纳米管-碳气凝胶复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种制备碳纳米管-碳气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤是：

(1)通过溶胶-凝胶法制备碳纳米管凝胶，并将所制备的碳纳米管凝胶通过去离子水过滤、除杂得到一定浓度的稳定分散的碳纳米管分散液；

(2)将多糖纤维素、去离子水混合均匀，磁力搅拌至透明得到多糖纤维素溶胶；

(3)将步骤(1)中碳纳米管分散液加入到步骤(2)的溶胶中，磁力搅拌得到混合均匀的碳纳米管-多糖溶胶溶液；

(4)将步骤(3)中的碳纳米管-多糖溶胶溶液冷冻、冻干，得到碳纳米管-多糖冻干凝胶；

(5)将步骤(4)中的碳纳米管-多糖冻干凝胶按照特定的升温程序进行高温碳化，即得到碳纳米管-碳气凝胶。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的制备碳纳米管分散液的具体操作步骤为：

(a)将碳纳米管加入到0.1-1.0％的琼脂糖溶胶中，然后加入1-5％的柠檬酸，使溶胶发生凝胶；

(b)将底部的凝胶放入无离子水中过滤得到溶胶分散液；

(c)使用表面活性剂去除溶胶表面的杂质，使纳米管与琼脂糖分离，得到分散均匀的碳纳米管分散液。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(1)中所述的碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的多糖纤维素为壳聚糖、魔芋葡甘聚糖、海藻酸钠或甲壳素，多糖纤维素、去离子水质量比为1-3％，所述的溶胶过程为恒温搅拌1～2h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的碳纳米管分散液的用量为多糖纤维素溶胶质量的0.1～0.5倍，所述的溶胶过程为恒温搅拌1～2h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的冷冻过程为碳纳米管-多糖溶胶溶液静置12-24h，置于-40℃的环境中冷冻24h，放入冷冻干燥机中备用。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于在步骤(c)中所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠或聚乙烯基吡咯唍酮。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(5)中所述的高温碳化为：将所得到的碳纳米管-多糖冻干凝胶放入管式炉中在氮气氛围中控制程序升温，即从室温升温到800-1000℃，碳化3-5h，即得到碳纳米管-碳气凝胶，高温碳化前进行活化处理。

9.根据权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的碳纳米管-碳气凝胶，其特征在于，所述碳纳米管-碳气凝胶比表面积≥358.5m²/g或孔容积≥0.242m³/g。

10.根据权利要求1所述的碳纳米管-碳气凝胶复合材料的应用，其特征在于：碳纳米管-碳气凝胶作为催化剂载体材料、吸附材料、高性能超级电容器或锂离子电池电极材料的应用。