[发明专利]碳气凝胶复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材复合料领域，更具体地，涉及一种碳气凝胶复合材料的制备方法。

背景技术

碳气凝胶是一种轻质，孔隙率高达80-98％，比表面积高达3000m²/g，电导率高的纳米孔结构可控的新型碳材料，因此是一种理想的催化剂载体材料、吸附材料和电极材料，可广泛地应用于电化学储能、土壤修复、去离子净化水处理、气体吸附、生物医药、化工等多个领域。

二氧化钛作为一种化学性质稳定，廉价易得，无毒的材料被广泛应用，用于光降解、光催化、锂电和超电领域。二氧化钛主要有锐钛矿和金红石两种结构，而锐钛矿的二氧化钛具有双向孔隙通道，与金红石相相比具有循环性能好、倍率性能好、容量高等特点，但导电性差，从而限制了其性能的发挥。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种二氧化钛纳米带/碳气凝胶复合材料的制备方法，利用碳气凝胶的可调节三维纳米网络结构的优势，采用热注入法将碳气凝胶颗粒与二氧化钛纳米带进行复合。

本发明提供一种碳气凝胶复合材料的制备方法，其中，包括：制得碳气凝胶纳米颗粒；制得氢氧化钠溶液；向所述氢氧化钠溶液中加入一定剂量的二氧化钛，加热至第一预定温度持续第一预定时间，加入酸溶液搅拌、离心，经热处理制得二氧化钛纳米带；将所述二氧化钛纳米带进行酸化或碱化；将所述碳气凝胶纳米颗粒制成溶液，得到碳气凝胶的溶液；将酸化或碱化后的所述二氧化钛纳米带与溶剂混合，进行超声搅拌，加热至第二预定温度，与所述碳气凝胶的溶液混合，反应至第二预定时间，经冷却、离心制得所述碳气凝胶复合材料。

优选地，所述制得碳气凝胶纳米颗粒的步骤包括：将间苯二酚、甲醛、碳酸钠和水按一定比例混合制得酚醛树脂前驱体溶液；将所述酚醛树脂前驱体溶液进行培养、置换、碳化制得所述碳气凝胶纳米颗粒。

优选地，所述碳气凝胶纳米颗粒为三维网络结构。

优选地，将所述碳气凝胶纳米颗粒研磨至200目到500目之间；将所述碳气凝胶纳米颗粒用去离子水在抽滤机中冲洗4至6次；将所述碳气凝胶纳米颗粒保持一定温度进行干燥。

优选地，所述氢氧化钠溶液在5毫升至50毫升之间。

优选地，所述第一预定温度在150摄氏度至400摄氏度之间；所述第一预定时间在10小时至20小时之间；所述热处理的温度在600摄氏度至1000摄氏度之间。

优选地，其中，用硫酸进行所述酸化；用氨水进行所述碱化。

优选地，所述碳气凝胶纳米颗粒的转移电阻在0.05欧姆至0.4欧姆之间。

优选地，所述溶剂为去离子水和/或N-甲基-2-吡咯烷酮。

优选地，所述第二预定温度在80℃至100℃之间；所述第二预定时间在20min-80min之间。

本发明的目的是选用一些环境友好的原材料，通过简单的工艺，制备出一种新型的二氧化钛纳米带/碳气凝胶复合材料。该复合材料具有如下优势：所制备的二氧化钛表面经过处理后，变得粗糙，更有利于碳气凝胶颗粒的复合，相比于一般的方法，该方法不引入杂质离子，可有效提高电池的寿命及稳定性；此外，采用热注入法使得碳气凝胶颗粒采用热注入法将碳气凝胶颗粒与二氧化钛进行复合。所制备的碳气凝胶颗粒具有优异的导电性能，并且比表面积高，可以吸附更多的离子。再者，三维网状结构的碳气凝胶有利于电子的快速传输，具有较高的功率密度，二氧化钛具有优异循环性能和较高的能量密度，二者进行复合，可以起到协同增强的作用。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的特征和优点将更为清楚。

图1示出本发明实施例制备二氧化钛纳米带/碳气凝胶复合材料的流程图。

图2是本发明所制备的碳气凝胶材料(a)与二氧化钛纳米带/碳气凝胶复合材料的充放电曲线(b)。

图3是本发明所制备的碳气凝胶材料与二氧化钛纳米带/碳气凝胶复合材料的倍率特性。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

图1示出本发明实施例制备二氧化钛纳米带/碳气凝胶复合材料的流程图。

本发明制备的二氧化钛纳米带/碳气凝胶复合材料的方法如下: