【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料制备，具体涉及一种生物质多孔气凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
1、供暖和制冷占我们社会总能源消耗的很大一部分。由于热能的扩散特性，隔热在全球热能管理和降低能源总消耗方面发挥着至关重要的作用。为了减少能源浪费，提高能源效率，迫切需要一种形状可控、机械稳定性优异的新型隔热材料。
2、二维过渡金属碳化物和氮化物(mxenes)由于其多样的表面化学、层状结构和有趣的性质，近年来引起了人们的广泛关注。然而，由于mxene片之间的弱相互作用，很难构建独立的、机械柔性的和三维的mxene片框架，特别是在低浓度溶剂中。为了克服这些问题，人们提出了各种策略，将mxene或其他2d纳米片集成到具有超轻特性、高孔隙率和大比表面积等吸引人的3d宏观结构中。气凝胶由于其轻质、超低导热性和设计变化，在隔热、光催化和防护领域引起了极大的兴趣。考虑到材料的可再生性、成本效益和环境友好资源，与其他传统隔热材料相比，生物质衍生的纤维素气凝胶可能是一种有吸引力的材料。
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有的氮化物隔热材料机械性能差，隔热效果差以及现有技术化学纤维材料的直径容易受到微米尺寸的限制，难以实现超轻量化和更好的保温性能的技术问题，提供可一种生物质多孔气凝胶及其制备方法和应用。
2、为解决上述问题，本专利技术采取如下技术方案：
3、一种基于mxene制备生物质多孔气凝胶的方法，包括如下步骤：
4、s1：将甘蔗渣洗涤去除杂质，放进2～10wt％
5、s2：称取ti3alc2，在20～35℃恒温条件下，用含有12mol/l lif和9mol/lhcl的水溶液体系进行24～30h的刻蚀反应，将过量的反应物洗去，得到纯净的书页状的多层mxene材料；将多层mxene材料分散于水中，于惰性气体氛围中超声1.5～2.5h，离心取上清液并进行冷冻干燥获得mxene纳米片；
6、s3：将所述mxene纳米片和所述碳化甘蔗渣纤维按比例混合后，添加2.8wt％的羟乙基纤维素，搅拌再进行冷冻45～50h，真空中抽离冰晶，得到生物质多孔气凝胶。
7、进一步的，s1中，所述稀盐酸的浓度为0.01mol/l。
8、进一步的，s1中，所述甘蔗渣与所述naoh水溶液的质量比为1：10～13。
9、进一步的，s1中，所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种，或者其中几种按任意比例混合而成的气体。
10、进一步的，s2中，所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种，或者其中几种按任意比例混合而成的气体。
11、进一步的，s2中，所述超声是在冰水浴中且在超声频率为3～30khz、超声功率为200～700w的条件下进行。
12、进一步的，所述mxene纳米片和所述碳化甘蔗渣纤维按质量比为2：1～5比例混合。
13、进一步的，所述ti3alc2为max相，目数为200目。
14、进一步的，s2的刻蚀反应中，刻蚀反应1g的ti3alc2至少需要水溶液体系20ml。
15、本专利技术的另一个目的还在于，保护上述上述基于mxene制备生物质多孔气凝胶的方法制备得到的生物质多孔气凝胶。
16、本专利技术的另一个目的还在于保护上述生物质多孔气凝胶在温度传感器中的应用和作为保暖材料中的应用。
17、本专利技术与现有技术相比较具有以下有益效果：
18、(1)本专利技术的生物质气凝胶具有高多孔、高机械强度、高压缩应力和低导热率以及优异的热稳定性和隔热性能，其可以作为农业废弃物衍生物在温度传感器中的应用提供新的机会，在隔热传感领域具有广阔的前景。
19、(2)目前，人们主要选择纤维材料作为保温材料，保护人体抵御寒冷。用于保温的常规纤维材料可分为天然纤维材料和化学纤维材料，包括植物纤维(如棉花、木棉)和动物纤维(如羽绒、羊毛、丝绸)。而棉等天然纤维材料由于其直径较大(大于25μm)，易吸湿，保温性能较差。虽然羽绒具有优越的保温性能，但钻孔桩施工成本高、施工不方便等问题仍然存在。相比之下，20世纪30年代生产的化学纤维因其种类广泛、性价比高、适用性好等引人注目的优点而得到了广泛的应用，由于直径小、导热系数低，中空的特征，多孔、卷曲、超细等多种结构的化纤材料在保温领域受到广泛的关注。然而，化纤材料的直径容易受到微米尺寸的限制，难以实现超轻量化和更好的保温性能。而本专利技术与现有技术中常用的植物纤维材料和动物纤维材料相比，本专利技术以mxene为基底制备得到的生物质碳气凝胶，具有多孔的特点，比表面积可达2.1355m2/g，且质量极轻，密度仅为0.058g/cm3，形状可控便于加工，力学性能优异，具有一定的回弹能力，能承重1kg左右的重量而不变形，且导热系数低于棉/涤纶等保温填充物材料，隔热性好，因此本专利技术制备得到的气凝胶可替代现有技术中的植物纤维材料和动物纤维材料用于防寒保暖，应用前景好。
20、(3)本专利技术通过简单的热处理方法合成生物质多孔气凝胶，与工业上2000℃以上的制备方法相比较而言，反应温度为600～800℃，所需能量少，所需设备简单易操作，生产成本低。
21、(4)本专利技术的碳源为甘蔗渣，是一种生物质类纳米碳材料，甘蔗渣是一种常见的制糖工业的废料，由于其低毒、材料廉价易得、低碳环保等，使其与其他类型的保暖纤维相比显示出成本优势。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于MXene制备生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于MXene制备生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，S1中，所述稀盐酸的浓度为0.01mol/L。
3.根据权利要求2所述的一种基于MXene制备生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，S1中，所述甘蔗渣与所述NaOH水溶液的质量比为1：10～13。
4.根据权利要求1所述的一种基于MXene制备生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，S1和S2中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或者几种。
5.如权利要求1所述的一种MXene基生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，S2中，所述超声是在冰水浴中且在超声频率为3～30KHz、超声功率为200～700W的条件下进行。
6.如权利要求1所述的一种MXene基生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，S3中，所述MXene纳米片和所述碳化甘蔗渣纤维按质量比为2：1～5比例混合。
7.如权利要求1所述的一种MXene基生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，所述S2刻蚀反应1
8.一种权利要求1-7任一所述的一种基于MXene制备生物质多孔气凝胶的方法制备得到的生物质多孔气凝胶。
9.如权利要求1-7任一所述的一种基于MXene制备生物质多孔气凝胶的方法制备得到的生物质多孔气凝胶在温度传感器中的应用。
10.如权利要求1-7任一所述的一种基于MXene制备生物质多孔气凝胶的方法制备得到的生物质多孔气凝胶作为保暖材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于mxene制备生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于mxene制备生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，s1中，所述稀盐酸的浓度为0.01mol/l。
3.根据权利要求2所述的一种基于mxene制备生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，s1中，所述甘蔗渣与所述naoh水溶液的质量比为1：10～13。
4.根据权利要求1所述的一种基于mxene制备生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，s1和s2中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或者几种。
5.如权利要求1所述的一种mxene基生物质多孔气凝胶的方法，其特征在于，s2中，所述超声是在冰水浴中且在超声频率为3～30khz、超声功率为200～700w的条件下...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。