The invention relates to a method for preparing carbon aerogels by pervaporation membrane separation device. The method is as follows: S1: mixing resorcinol, formaldehyde and water, adding alkali catalyst to adjust the solution pH; S2: the mixing liquid of S1 is sent into the raw material cavity of the pervaporation membrane device with a permeable pervaporation membrane, and is heated by water bath. In order to gelatinize and aging; S3: immerse the gel block with S2 with small surface tension organic solvent; S4: maintain the low pressure environment through the permeable pervaporation membrane through the side of the permeable membrane; heat the S3 gel block in water bath to dissolve the water in the gel block; S5: water bath heating the gel blocks made by S4 to dry it. Dry gel is used to recover organic solvents at the same time; S6: the S5 xerogels are carbonized in an inert atmosphere, and then the carbon aerogels are obtained after cooling. The method provided by the invention can significantly shorten the preparation period of carbon aerogels, recycle the solvent, and has simple process and low cost, and the obtained carbon aerogel product has good performance.
【技术实现步骤摘要】
一种用渗透汽化膜分离装置制备炭气凝胶的方法
本专利技术属于炭材料制备领域,具体地,涉及一种用渗透汽化膜分离装置制备炭气凝胶的方法。
技术介绍
炭气凝胶是一种内部充满气体,孔隙是纳米尺寸的三维多孔炭材料,具有高比表面积(可达600~1100m2/g)、高孔隙率(可达80~98%)和高电导率(100S/m)的特点。因此,炭气凝胶可作为载体、电极材料和吸附剂用在超级电容器、锂离子电池和环保领域,其应用前景广阔。炭气凝胶的性能取决于其制备过程,其中湿凝胶的干燥是炭气凝胶制备的关键环节,为减小气液界面上的表面张力保持炭气凝胶的三维网状结构,以前都采用超临界方式进行干燥,这种干燥方式需要在高温和高压下完成,存在成本昂贵、危险系数大等缺点,不利于大规模生产及产业化。常温常压干燥工艺设备要求低、但产品性能很难达到超临界条件下制备的气凝胶性能,这主要是由于在常温常压下干燥,凝胶骨架内液体溶剂存在表面张力,骨架相邻羟基会产生不可逆缩聚致使凝胶网络骨架逐步收缩甚至破裂,从而使产品的性能下降。解决这一问题的主要方法是对凝胶进行溶剂置换和表面疏水改性。然而,溶剂置换和表面改性目前常用的办法就是浸泡,该方法制备周期长(10~14天左右),在置换过程中需要不断使用新溶剂,不仅耗时、耗电、还不环保,极大的限制了炭气凝胶的产业化应用。因此,很有必要研发一种产品性能好、能缩短炭气凝胶制备周期、循环利用溶剂且成本低的炭气凝胶的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种用渗透汽化膜分离装置制备炭气凝胶的方法,本专利技术提供的方法制备得到的炭气凝胶产品性能好,该制备方法 ...
【技术保护点】
1.一种用渗透汽化膜分离装置制备炭气凝胶的方法,其特征在于,所述方法如下:S1:将间苯二酚、甲醛、水混合,加入碱催化剂调节溶液pH;S2:将S1所得混合液送入设置有透水型渗透汽化膜的渗透汽化膜装置的原料腔中,水浴加热以进行凝胶化和老化;S3:用表面张力小的有机溶剂浸没S2所得凝胶块;S4:使透水型渗透汽化膜的透过侧维持低压环境,水浴加热S3所述凝胶块,对上述凝胶块中的水分进行溶剂置换;S5:水浴加热S4处理后的凝胶块使其干燥得干凝胶,同时回收有机溶剂;S6:将S5所述干凝胶置于惰性氛围中进行炭化,降温后即得所述炭气凝胶。
【技术特征摘要】
1.一种用渗透汽化膜分离装置制备炭气凝胶的方法,其特征在于,所述方法如下:S1:将间苯二酚、甲醛、水混合,加入碱催化剂调节溶液pH;S2:将S1所得混合液送入设置有透水型渗透汽化膜的渗透汽化膜装置的原料腔中,水浴加热以进行凝胶化和老化;S3:用表面张力小的有机溶剂浸没S2所得凝胶块;S4:使透水型渗透汽化膜的透过侧维持低压环境,水浴加热S3所述凝胶块,对上述凝胶块中的水分进行溶剂置换;S5:水浴加热S4处理后的凝胶块使其干燥得干凝胶,同时回收有机溶剂;S6:将S5所述干凝胶置于惰性氛围中进行炭化,降温后即得所述炭气凝胶。2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,S1中,所述pH为6.0~7.5。3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,S1中,所述苯二酚、甲醛和水的摩尔比为1~1.1:2~2.4:18~30。4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,S2中,所述凝胶化的水浴温度为30~60℃,水浴...
【专利技术属性】
技术研发人员:张云飞,梁飒,吕斯濠,牛军峰,方占强,
申请(专利权)人:东莞理工学院,
类型:发明
国别省市:广东,44
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