一种碳纳米片气凝胶的制备方法技术

一种碳纳米片气凝胶的制备方法，其特征是包括以下步骤：按碳水化合物与碱性化合物以质量比为1:1~5的比例，溶解在水中，将其转入到反应釜中进行水热处理，反应后样品放入烘箱干燥，将干燥后的样品在惰性气氛下进行高温热处理，清洗、过滤和干燥得到碳纳米片气凝胶。本发明专利技术制备的碳纳米片气凝胶具有较高的比表面积；原材料来源广泛，且廉价；产率高，易于提纯；反应条件温和，能耗低；步骤简单，易于操作，适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米片气凝胶的制备方法
本专利技术属于碳纳米材料

技术介绍
二维纳米材料，例如石墨烯，拥有高比表面积和优异的电子传输性能。由于他们独特的性能和在能量储存于转换领域内的潜在应用引起了广泛的关注。更重要的是二维纳米材料独特的片状结构可以不依赖于孔的分布而提供高比表面积，这十分有利于减少离子的传输阻抗和距离。然而，由于普遍存在范德华力，纳米片存在不可避免的聚集现象，从而导致了表面积的下降和离子传输距离的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种碳纳米片气凝胶的制备方法，让碳纳米片自组装形成气凝胶，从而增加其比表面积和离子传输性能。本专利技术以葡萄糖、蔗糖和淀粉等碳水化合物为碳源，在碱性环境下水热，干燥后再经过高温处理得到碳纳米片气凝胶。和传统的方法相比，本专利技术使用的碳源来源广泛且价格低廉，更加适应于可持续发展。本专利技术制备的碳纳米片气凝胶，比表面积高达459m2·g-1。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术所述的一种碳纳米片气凝胶的制备方法，包括以下步骤：按碳水化合物与碱性化合物以质量比为1:1~5的比例，溶解在适量水中，将其转入到反应釜中进行水热处理，反应后样品放入烘箱干燥，将干燥后的样品在惰性气氛下进行高温热处理，清洗、过滤和干燥得到碳纳米片气凝胶。本专利技术所述的碱性化合物为碱金属碳酸盐或碱金属强碱，优选Na2CO3或K2CO3。所述的碱金属强碱为NaOH或KOH。所述的碳水化合物与水质量比为1:8~40。所述的水热温度为150~220℃，反应时间为4~8h。所述的高温热处理温度为700~900℃，反应时间为1~2h。本专利技术制备的碳纳米片气凝胶相对于享有的技术具有以下优点：（1）碳纳米片气凝胶具有较高的比表面积；（2）原材料来源广泛，且廉价；（3）产率高，易于提纯；（4）反应条件温和，能耗低；（5）步骤简单，易于操作，适合大规模工业化生产。附图说明图1是本专利技术实施例6制备的碳纳米片气凝胶的扫描电子显微镜图。图2是本专利技术实施例6制备的碳纳米片气凝胶的透射电子显微镜图。图3是本专利技术实施例6制备的碳纳米片气凝胶的恒温氮气吸脱附曲线。图4是本专利技术实施例6制备的碳纳米片气凝胶的孔径分布曲线。具体实施方式以下实施例是对本专利技术的进一步阐述，而非对此专利技术的限制。本
的相关人员可在此说明书及申请的权利所要求公开的内容，根据需求适当的改变方式，而这些改变方式均包属于此专利技术的范畴。实施例1。将葡萄糖:Na2CO3:水以质量比1:1:8制成水溶液，随后将其转入反应釜中150℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例2。将葡萄糖:Na2CO3:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中150℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理1h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例3。将葡萄糖:Na2CO3:水以质量比1:5:40制成水溶液，随后将其转入反应釜中150℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例4。将葡萄糖:Na2CO3:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中180℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理1h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例5。将葡萄糖:Na2CO3:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中220℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理1h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例6。将葡萄糖:Na2CO3:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中200℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理1h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例7。将葡萄糖:Na2CO3:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中180℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在900℃高温热处理1h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例8。将葡萄糖:Na2CO3:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中180℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理2h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例9。将葡萄糖:K2CO3:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中180℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理1h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例10。将葡萄糖:NaOH:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中180℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理1h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例11。将葡萄糖:KOH:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中180℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理1h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例12。将蔗糖:Na2CO3:水以质量比1:3:20制成水溶液，随后将其转入反应釜中180℃水热4h，室温冷却后将制得的样品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的样品在氩气气氛下在700℃高温热处理1h，用0.1mol·L-1的稀盐酸溶液和去离子进行清洗，直至过滤后的水溶液为中性，过滤后的样品在60℃下干燥得到碳纳米片气凝胶。实施例13。将淀粉:Na2CO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米片气凝胶的制备方法，其特征是包括以下步骤：按碳水化合物与碱性化合物以质量比为1:1~5的比例，溶解在水中，将其转入到反应釜中进行水热处理，反应后样品放入烘箱干燥，将干燥后的样品在惰性气氛下进行高温热处理，清洗、过滤和干燥得到碳纳米片气凝胶；所述的碱性化合物为碱金属碳酸盐或碱金属强碱；所述的碱金属强碱为NaOH或KOH；所述的碳水化合物与水质量比为1:8~40；所述的水热温度为150~220℃，反应时间为4~8 h；所述的高温热处理温度为700~900℃，反应时间为1~2 h。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米片气凝胶的制备方法，其特征是包括以下步骤：按碳水化合物与碱性化合物以质量比为1:1~5的比例，溶解在水中，将其转入到反应釜中进行水热处理，反应后样品放入烘箱干燥，将干燥后的样品在惰性气氛下进行高温热处理，清洗、过滤和干燥得到碳纳米片气凝胶；所述的碱性化合物为碱金属碳酸盐或碱金属强碱；...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖衍和，李林，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36