本发明专利技术涉及一种多级孔结构的多孔陶瓷，属于陶瓷技术领域，解决了现有多孔陶瓷的连通性较差导致过滤或催化效果较差，现有多孔陶瓷的强度较低，适用范围较窄的问题。本发明专利技术的多级孔结构的多孔陶瓷的原料组成包括：羧甲基纤维素钠、碳纳米管、水、溶胶、盐酸、十二烷基硫酸钠和氨水，制备得到的多级孔结构的多孔陶瓷的表面和内部均分布有毫米级的一级孔、微米级的二级孔和纳米级的三级孔；所述一级孔的孔壁上分布有二级孔和三级孔。本发明专利技术的多级孔结构的多孔陶瓷能用于过滤和催化领域。孔陶瓷能用于过滤和催化领域。孔陶瓷能用于过滤和催化领域。
【技术实现步骤摘要】
一种多级孔结构的多孔陶瓷
[0001]本专利技术涉及多孔陶瓷
，尤其涉及一种多级孔结构的多孔陶瓷。
技术介绍
[0002]多孔陶瓷由于具有密度小，机械强度高和耐高温等优异性能而被广泛应用于各个领域。根据孔的连通性，它可以分为开孔和闭孔多孔陶瓷。根据孔径大小，多孔陶瓷的孔结构包括微孔，介孔和宏孔等。近年来，随着环保产业和化工工业等的快速发展，对多孔陶瓷的需求日益增多。多级孔结构的多孔陶瓷是一种具有两种或两种以上孔结构类型的多孔陶瓷。多级孔结构结合了多种类型孔结构的优点，它具有密度低，气孔率高和比表面积大的优点。当它用作吸水和保水性材料时，宏孔有利于水渗透，介孔和微孔有利于水吸附；当它用作催化剂或催化剂载体时，有利于提高物质扩散能力和反应效率；当它用作骨修复材料时，宏孔有利于细胞和组织再生以及营养物质传递，介孔和微孔可以提升它们的生物活性。虽然多孔陶瓷的制备取得了一定进展，但它的孔连通性较差，尤其对于纳米孔更是如此；此外，伴随着孔连通性的增加，陶瓷骨架强度会降低。
技术实现思路
[0003]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种多级孔结构的多孔陶瓷，至少能够解决以下技术问题之一：(1)现有多孔陶瓷的连通性较差导致过滤或催化效果较差；(2)现有多孔陶瓷的强度较低，适用范围较窄。
[0004]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术提供了一种多级孔结构的多孔陶瓷，多级孔结构的多孔陶瓷的原料组成包括：羧甲基纤维素钠、碳纳米管、水、溶胶、盐酸、十二烷基硫酸钠和氨水。
[0006]在一种可能的设计中，多级孔结构的多孔陶瓷的原料组成的质量或体积比为：羧甲基纤维素钠：碳纳米管：水：溶胶：盐酸：十二烷基硫酸钠：氨水＝0.03～0.06g：0.06～0.12g：10～20mL：15～28mL：3～8ml：0.15～0.3g：4～12mL。
[0007]在一种可能的设计中，多级孔结构的多孔陶瓷的表面和内部均分布有毫米级的一级孔、微米级的二级孔和纳米级的三级孔；一级孔的孔壁上分布有二级孔和三级孔。
[0008]在一种可能的设计中，二级孔的孔壁上也分布有三级孔。
[0009]在一种可能的设计中，一级孔的孔径范围为0.8～3mm，二级孔的孔径范围为2～15μm，三级孔的孔径范围为30～100nm。
[0010]在一种可能的设计中，多级孔结构的多孔陶瓷的气孔率为65.4％～82.2％。
[0011]在一种可能的设计中，多级孔结构的多孔陶瓷的抗弯强度为7～13.5MPa。
[0012]在一种可能的设计中，多级孔结构的多孔陶瓷采用如下方法制备：
[0013]步骤1、将羧甲基纤维素钠与碳纳米管加入水中，超声分散得到均匀的碳纳米管分散液；
[0014]步骤2、将溶胶加入到碳纳米管分散液中，然后按顺序依次加入盐酸、十二烷基硫
酸钠后进行搅拌，得到有大小均匀的气泡的混合液，再加入氨水，进行搅拌得到凝胶体；
[0015]步骤3、将凝胶体烘干，然后将烘干的凝胶体采用真空烧结得到多级孔结构的多孔陶瓷。
[0016]在一种可能的设计中，步骤3中，将烘干的凝胶体采用真空烧结得到多级孔结构的多孔陶瓷的步骤包括：将烘干的凝胶体放入真空高温炉中，升温至氯化铵热解温度后保温进行预排除，然后继续升温至最终烧结温度并保温，得到多级孔结构的多孔陶瓷。
[0017]在一种可能的设计中，最终烧结温度为700～1500℃。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0019](1)本专利技术提供的多级孔结构的多孔陶瓷采用高韧性和高强度的碳纳米管为增强骨架，提升多孔陶瓷的强度，其次碳纳米管互相搭接，能够提高多级孔结构的多孔陶瓷的气孔率；本专利技术的多级孔结构的多孔陶瓷密度低，气孔率高，连通性好，抗弯强度可达7.2～13.5MPa，该多级孔结构的多孔陶瓷可用于多级过滤，且能够作为催化剂的载体，适用范围广泛。
[0020](2)本专利技术选择盐酸和氨水为催化剂，利用溶胶凝胶法，促使溶胶迅速凝胶，使得盐酸和氨水反应生成氯化铵而在凝胶体中缓慢析晶，且在表面活性剂十二烷基硫酸钠的作用下，生成氯化铵纤维，在基体中穿插生长；烧结过程中，氯化铵的析晶和氯化铵纤维达到分解温度时候，分别原位留下不同孔径大小的孔，与发泡得到的孔共同构建了多级孔结构的多孔陶瓷，大大的提升了气孔率和比表面积。
[0021](3)本专利技术由于碳纳米管作为陶瓷的骨架，又由于为了保留多级孔结构，所以采用了真空烧结，将凝胶体装入氧化铝坩埚后放于真空高温炉，700～1500℃烧结得到多孔陶瓷，这种真空烧结方法使得碳纳米管骨架不会被氧化，避免基体产生很多液相，从而保留住孔结构。
[0022](4)本专利技术由于氯化铵析晶和氯化铵纤维的生成，所以需要在氯化铵热解温度300～350℃进行适当保温使得氯化铵充分分解，从而避免其排除过程中造成基体开裂或破碎，保证了基体结构的完整性。
[0023](5)本专利技术采用的溶胶凝胶法，工艺简单，而且溶胶可为硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶等其中一种或多种，成本较低，药品来源广泛；对设备的要求低，通用性强，可以工业化生产，应用前景广阔。
[0024]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0025]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。
[0026]图1为本专利技术的多级孔结构的多孔陶瓷的宏观图；
[0027]图2为本专利技术的多孔陶瓷的多级孔结构的示意图；
[0028]图3为本专利技术的一级孔的孔壁中存在的二级孔结构的SEM图；
[0029]图4为本专利技术的单个孔(二级孔)的孔壁壁上存在的三级孔结构的SEM图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0031]本专利技术提供了一种多级孔结构的多孔陶瓷，多级孔结构的多孔陶瓷的原料组成包括：羧甲基纤维素钠、碳纳米管、水、溶胶、盐酸、十二烷基硫酸钠和氨水。
[0032]为了进一步提高上述多级孔结构的多孔陶瓷的综合性能，可以对上述多级孔结构的多孔陶瓷的原料组成进行限定。示例性地，其原料组成的质量或体积比为：羧甲基纤维素钠：碳纳米管：水：溶胶：盐酸：十二烷基硫酸钠：氨水＝0.03～0.06g：0.06～0.12g：10～20mL：15～28mL：3～8ml：0.15～0.3g：4～9mL。
[0033]具体的，如图1至图4所示，多级孔结构的多孔陶瓷表面和内部均分布有毫米级的一级孔1、微米级的二级孔2和纳米级的三级孔3；一级孔1的孔壁上分布有二级孔2和三级本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多级孔结构的多孔陶瓷，其特征在于，所述多级孔结构的多孔陶瓷的原料组成包括：羧甲基纤维素钠、碳纳米管、水、溶胶、盐酸、十二烷基硫酸钠和氨水。2.根据权利要求1所述的多级孔结构的多孔陶瓷，其特征在于，所述多级孔结构的多孔陶瓷的原料组成的质量或体积比为：羧甲基纤维素钠：碳纳米管：水：溶胶：盐酸：十二烷基硫酸钠：氨水＝0.03～0.06g：0.06～0.12g：10～20mL：15～28mL：3～8ml：0.15～0.3g：4～12mL。3.根据权利要求1所述的多级孔结构的多孔陶瓷，其特征在于，所述多级孔结构的多孔陶瓷的表面和内部均分布有毫米级的一级孔(1)、微米级的二级孔(2)和纳米级的三级孔(3)；所述一级孔(1)的孔壁上分布有二级孔(2)和三级孔(3)。4.根据权利要求3所述的多级孔结构的多孔陶瓷，其特征在于，所述二级孔(2)的孔壁上也分布有三级孔(3)。5.根据权利要求3所述的多级孔结构的多孔陶瓷，其特征在于，所述一级孔的孔径范围为0.8～3mm，二级孔的孔径范围为2～15μm，三级孔的孔径范围为30～100nm。6.根据权利要求5所述的多级孔结构的多孔...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭新爽，黄葳，万力，王献忠，颜嘉威，祝嘉诚，闵俊豪，胡兆龙，
申请(专利权)人：萍乡学院，
类型：发明
国别省市：
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