CN108910861B - 一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法 - Google Patents

一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108910861B
CN108910861B CN201810523261.XA CN201810523261A CN108910861B CN 108910861 B CN108910861 B CN 108910861B CN 201810523261 A CN201810523261 A CN 201810523261A CN 108910861 B CN108910861 B CN 108910861B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
fiber
aromatic heterocyclic
aerogel
kept
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810523261.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108910861A (zh
Inventor
黎俊
李怀宇
王立军
胡桢
刘丽
黄玉东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201810523261.XA priority Critical patent/CN108910861B/zh
Publication of CN108910861A publication Critical patent/CN108910861A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108910861B publication Critical patent/CN108910861B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0045—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by a process involving the formation of a sol or a gel, e.g. sol-gel or precipitation processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，本发明涉及碳纤维气凝胶材料的制备领域。本发明要解决现有方法制备的碳气凝胶的氮含量低，韧性差的技术问题。本发明以芳杂环纤维为原料，通过溶液法制备芳纶纳米纤维分散液，采用反应促进凝胶化的方法使其凝胶化；然后，通过超临界二氧化碳干燥工艺制备芳纶纳米纤维气凝胶；最后，利用碳化工艺得到芳纶基纳米碳纤维气凝胶。本发明芳纶纳米纤维自身含有氮元素，炭化后依然能够在炭气凝胶内保留一定量的氮元素，所以该发明提供的方法可以直接获得原位掺杂型纳米碳纤维气凝胶，为制备超级电容器的电极材料打下了良好的基础。本发明用于制备芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶。

Description

一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法
技术领域
本发明涉及碳纤维气凝胶材料的制备领域。
背景技术
伴随着社会经济的发展，传统的材料已经越来越不能满足人们在工业上和生活中的需求，人们迫切地需要开发出新型的多功能材料。气凝胶就是这样一种集众多优秀性能于一身的材料，拥有着十分广阔的前景。气凝胶是一种固体纳米多孔材料，密度极低，甚至可以接近于空气，被誉为这个世界上最轻的固体材料，又被称之为“冻结的烟”。气凝胶由于具有三维多孔的网络结构和纤细的骨架，因此有着高比表面积和高孔隙率，使得其在隔热、介电、透波、吸附和催化剂载体等领域有着突出的贡献。
目前气凝胶的干燥途径主要有三种：常压干燥法、冷冻干燥法和超临界干燥法。常压干燥是的优势是可以大批量生产，但是常压干燥法得到的气凝胶通常会因为毛细作用力而出现孔结构的塌缩，最终得到大孔泡沫。冷冻干燥法也可以工业化生产，但是这种途径能耗较高，且效果较超临界干燥较差。超临界干燥法虽然制备工艺较复杂，但是可以最大程度上的保持原有的孔结构。与黄玉东等利用冷冻干燥制备芳纶纳米纤维气凝胶不同，本发明利用首创的反应促进凝胶法与超临界二氧化碳干燥的干燥工艺，并对其进行了炭化，得到了纳米碳纤维气凝胶材料。
气凝胶根据其组成可分为无机气凝胶、有机气凝胶和无机-有机复合气凝胶三类。目前比较常见的无机气凝胶是硅气凝胶。硅气凝胶的使用温度范围为-190℃～1050℃，其较好的耐热性使得硅气凝胶被广泛应用于各种特殊的高温隔热体系。但是气凝胶独特的网络结构及高孔隙率和低密度等特点导致了气凝胶本身具有很大的脆性，尤其是无机气凝胶的使用会因为其韧性较差而大大受限，所以研究人员一直在研发韧性较好的新型气凝胶。
碳气凝胶具有超低密度、大表面积、高导电率、耐热和耐化学性以及良好的机械性能，这些性能的组合他气凝胶材料是不具备的。因此，自20世纪90年代早期发明以来，人们对碳气凝胶的研究兴趣稳步增长。而且碳气凝胶已经被积极地应用于涉及能量存储、催化、过滤、化学传感器、能量生成、吸附剂和电子等各种领域。研究表明，在碳气凝胶中的含氮量增加可以提高碳电极材料的电容量和功率性能。很多碳气凝胶自身不含有氮元素，只能通过掺杂的方式引入氮元素，这增加了碳气凝胶的制备难度。
发明内容
本发明要解决现有方法制备的碳气凝胶的氮含量低，韧性差的技术问题，而提供一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法。
一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将芳杂环纤维投入N,N-二甲基甲酰胺/无水乙醇混合液中，并加入KOH固体粉末，在室温下机械搅拌，得到芳杂环纳米纤维分散液；
二、搅拌步骤一得到的芳杂环纳米纤维分散液，并将加入凝胶化试剂，持续搅拌，完成凝胶；然后，将得到的凝胶离心，然后老化，得到湿凝胶；将湿凝胶在置换溶剂中置换，得到芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶；
三、将步骤二得到的芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶的表面淋上一层有机溶剂，然后放入超临界反应釜中，进行超临界干燥，得到淡黄色芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶；
四、将步骤三得到的芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶放入管试炉中进行炭化，得到芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶。
其中，步骤三中将芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶的表面淋上一层与湿凝胶内部相同种类的溶剂，能够防止凝胶干裂塌缩；
步骤三中有机溶剂为己烷、正庚烷、戊烷、甲醇、乙醇和丙酮中的一种或者几种的混合物。
本发明的有益效果是：
本发明利用的原料芳杂环纤维是由刚性长分子构成的液晶态聚合物，由于其分子链沿长度方向高度取向，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性。再加上芳杂环纤维自身的柔韧性较好，使得这种新型气凝胶有着良好的韧性，克服了无机气凝胶韧性较差的缺点，同时也提高了气凝胶材料的使用范围。因为气凝胶其特有的纳米三维网络结构和极高的孔隙率，该气凝胶经炭化后可得到高孔隙率、高比表面积的具有纳米三维网络结构的碳气凝胶。更重要的是，芳杂环纳米纤维自身含有氮元素，炭化后依然能够在炭气凝胶内保留一定量的氮元素，所以该发明提供的方法可以直接获得原位掺杂型纳米碳纤维气凝胶，为制备超级电容器的电极材料打下了良好的基础。
本发明利用凝胶化试剂与纳米纤维表面去质子化试剂反应促进纳米纤维凝胶的形成，可以制备均匀、密度极小的芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶，该气凝胶拥有较好的韧性，压缩到原长度的80％不会碎裂，80％形变时压缩强度为1.11MPa。
本发明的制备工艺采用了凝胶化试剂，使得制备的芳纶纳米纤维气凝胶孔径均匀，碳化形成了更多微孔。
本发明制备的芳纶基纳米碳纤维气凝胶具有较高的碳和氮含量和较低的氧含量。
本发明用于制备芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶。
附图说明
图1为实施例一制备的芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶的SEM图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将芳杂环纤维投入N,N-二甲基甲酰胺/无水乙醇混合液中，并加入KOH固体粉末，在室温下机械搅拌，得到芳杂环纳米纤维分散液；
二、搅拌步骤一得到的芳杂环纳米纤维分散液，并将加入凝胶化试剂，持续搅拌，完成凝胶；然后，将得到的凝胶离心，然后老化，得到湿凝胶；将湿凝胶在置换溶剂中置换，得到芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶；
三、将步骤二得到的芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶的表面淋上一层有机溶剂，然后放入超临界反应釜中，进行超临界干燥，得到淡黄色芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶；
四、将步骤三得到的芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶放入管试炉中进行炭化，得到芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述芳杂环纤维为聚对苯二甲酸苯二胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、聚对苯撑吡啶咪唑纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或者其中几种的混合物。其它与具体实施方式一。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中N,N-二甲基甲酰胺/无水乙醇混合液中N,N-二甲基甲酰胺与无水乙醇的体积比为(90～999)∶(10～1)。其它与具体实施方式一或二相同
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中芳杂环纤维与N,N-二甲基甲酰胺/无水乙醇混合液的质量比为0.1～5％。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中KOH固体粉末与芳杂环纤维的质量比为0.1～50％。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中机械搅拌3～7d。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中凝胶化试剂为N,N-二甲基甲酰胺、盐酸、硫酸、硝酸、乙醇、乙二醇、丙三醇、去离子水、乙腈、丙酮、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷和冰醋酸中的一种或者其中几种的混合物。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤二中离心速率为6000r/min。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤二中老化时间为1～72h。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤二中将湿凝胶在溶剂中置换6～240h。其它与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤二中置换溶剂为去离子水、无水乙醇和正庚烷中的一种或者其中几种的混合物。其它与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：步骤二中置换工艺为：在去离子水中置换1h，然后在无水乙醇中置换2d，在正庚烷中置换3d。其它与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：步骤三中超临界干燥工艺为：温度85℃，压强为13.5MPa。其它与具体实施方式一至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤四中所述炭化的工艺为：采用高纯氩气将管试炉内部吹扫30min，然后按以下程序升温：升温速率为3℃/min，由室温升温至250℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由250℃升温至350℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由350℃升温至450℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由450℃升温至550℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由550℃升温至650℃，保持0.5h；升温速率为5℃/min，由650℃升温至800℃，保持2h。其它与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是：步骤四中所述炭化的工艺为：采用高纯氩气将管试炉内部吹扫30min，然后按以下程序升温：升温速率为3℃/min，由室温升温至250℃，保持3h；升温速率为3℃/min，由250℃升温至350℃，保持1h；升温速率为3℃/min，由350℃升温至450℃，保持1h；升温速率为3℃/min，由450℃升温至550℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由550℃升温至650℃，保持0.5h；升温速率为5℃/min，由650℃升温至800℃，保持2h；升温速率为5℃/min，由800℃升温至1200℃，保持2h。其它与具体实施方式一至十四之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
一、将3g芳杂环纤维Kevlar 49投入3000gN,N-二甲基甲酰胺与30g无水乙醇混合液中，并加入0.9gKOH固体粉末，在室温下机械搅拌7d，得到芳杂环纳米纤维分散液；
二、取5g步骤一得到的芳杂环纳米纤维分散液搅拌2min，并将加入5g凝胶化试剂乙腈，持续搅拌3min，完成凝胶；然后，将得到的凝胶转移到离心管中离心，控制离心速率为6000r/min，得到DMSO-乙腈凝胶，然后老化，得到湿凝胶；将湿凝胶在置换溶剂中置换，置换工艺为：在去离子水中置换1h，然后在无水乙醇中置换2d，在正庚烷中置换3d，得到芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶；
三、将步骤二得到的芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶的表面淋上一层正庚烷溶剂，然后放入超临界反应釜中，进行超临界干燥，超临界干燥工艺为：温度85℃，压强为13.5MPa，得到淡黄色芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶；
四、将步骤三得到的芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶放入管试炉中进行炭化，炭化的工艺为：采用高纯氩气将管试炉内部吹扫30min，然后按以下程序升温：升温速率为3℃/min，由室温升温至250℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由250℃升温至350℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由350℃升温至450℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由450℃升温至550℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由550℃升温至650℃，保持0.5h；升温速率为5℃/min，由650℃升温至800℃，保持2h，得到芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶。
本实施例制备的芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶XPS测试结果如下表所示：
芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶的元素组成
编号 C元素/％ N元素/％ H元素/％ O元素/％
实施例1 89.2 3.6 1.2 6.0
由表可以看出，本发明制备的芳纶基纳米碳纤维气凝胶具有较高的碳和氮含量和较低的氧含量。
实施例一制备的芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶的SEM图如图1所示，由图可看出，本发明的制备工艺采用了凝胶化试剂，使得制备的芳纶纳米纤维气凝胶孔径均匀，碳化形成了更多微孔。
实施例二：
本实施例一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
一、将150g芳杂环纤维聚对苯撑吡啶咪唑纳米纤维投入3000gN,N-二甲基甲酰胺与30g无水乙醇混合液中，并加入75gKOH固体粉末，在室温下机械搅拌7d，得到芳杂环纳米纤维分散液；
二、取5g步骤一得到的芳杂环纳米纤维分散液搅拌2min，并将加入5g凝胶化试剂乙腈，持续搅拌3min，完成凝胶；然后，将得到的凝胶转移到10mL离心管中离心，控制离心速率为6000r/min，得到DMSO-乙腈凝胶，然后老化，得到湿凝胶；将湿凝胶在置换溶剂中置换，置换工艺为：在去离子水中置换1h，然后在无水乙醇中置换2d，在正庚烷中置换3d，得到芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶；
三、将步骤二得到的芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶的表面淋上一层正庚烷溶剂，然后放入超临界反应釜中，进行超临界干燥，超临界干燥工艺为：温度85℃，压强为13.5MPa，得到淡黄色芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶；
四、将步骤三得到的芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶放入管试炉中进行炭化，炭化的工艺为：采用高纯氩气将管试炉内部吹扫30min，然后按以下程序升温：步骤四中所述炭化的工艺为：采用高纯氩气将管试炉内部吹扫30min，然后按以下程序升温：升温速率为3℃/min，由室温升温至250℃，保持3h；升温速率为3℃/min，由250℃升温至350℃，保持1h；升温速率为3℃/min，由350℃升温至450℃，保持1h；升温速率为3℃/min，由450℃升温至550℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由550℃升温至650℃，保持0.5h；升温速率为5℃/min，由650℃升温至800℃，保持2h；升温速率为5℃/min，由800℃升温至1200℃，保持2h，得到芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶。
上述实施例中采用的芳杂环纤维均为回收材料，使用前剪碎处理。
本发明的有益效果是：
本发明利用的原料芳杂环纤维是由刚性长分子构成的液晶态聚合物，由于其分子链沿长度方向高度取向，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性。再加上芳杂环纤维自身的柔韧性较好，使得这种新型气凝胶有着良好的韧性，克服了无机气凝胶韧性较差的缺点，同时也提高了气凝胶材料的使用范围。因为气凝胶其特有的纳米三维网络结构和极高的孔隙率，该气凝胶经炭化后可得到高孔隙率、高比表面积的具有纳米三维网络结构的碳气凝胶。更重要的是，芳杂环纳米纤维自身含有氮元素，炭化后依然能够在炭气凝胶内保留一定量的氮元素，所以该发明提供的方法可以直接获得原位掺杂型纳米碳纤维气凝胶，为制备超级电容器的电极材料打下了良好的基础。
本发明利用凝胶化试剂与纳米纤维表面去质子化试剂反应促进纳米纤维凝胶的形成，可以制备均匀、密度极小的芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶，该气凝胶拥有较好的韧性，压缩到原长度的80％不会碎裂，80％形变时压缩强度为1.11MPa。

Claims (9)

1.一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
一、将芳杂环纤维投入N,N-二甲基甲酰胺/无水乙醇混合液中，并加入KOH固体粉末，在室温下机械搅拌，得到芳杂环纳米纤维分散液；
二、搅拌的同时将凝胶化试剂加入到步骤一得到的芳杂环纳米纤维分散液中，完成凝胶；然后，将得到的凝胶离心，然后老化，得到湿凝胶；将湿凝胶在溶剂中置换，得到芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶；
三、将步骤二得到的芳杂环纤维基纳米纤维湿凝胶的表面淋上一层有机溶剂，然后放入超临界反应釜中，得到淡黄色芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶；
四、将步骤三得到的芳杂环纤维基纳米纤维气凝胶放入管试炉中进行炭化，得到芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶；
步骤一中所述芳杂环纤维为聚对苯二甲酸苯二胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、聚对苯撑吡啶咪唑纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或者其中几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于步骤一中N,N-二甲基甲酰胺/无水乙醇混合液中N,N-二甲基甲酰胺与无水乙醇的体积比为(90～999)∶(10～1)。
3.根据权利要求1所述的一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于步骤一中芳杂环纤维与N,N-二甲基甲酰胺/无水乙醇混合液的质量比为0.1～5％。
4.根据权利要求1所述的一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于步骤一中KOH固体粉末与芳杂环纤维的质量比为0.1～50％。
5.根据权利要求1中所述的一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于步骤二中凝胶化试剂为N,N-二甲基甲酰胺、盐酸、硫酸、硝酸、乙醇、乙二醇、丙三醇、去离子水、乙腈、丙酮、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷和冰醋酸中的一种或者其中几种的混合物。
6.根据权利要求1中所述的一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于步骤二中置换溶剂为去离子水、无水乙醇和正庚烷中的一种或者其中几种的混合物。
7.根据权利要求1中所述的一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于步骤三中超临界干燥工艺为：温度85℃，压强为13.5MPa。
8.根据权利要求1中所述的一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于步骤四中所述炭化的工艺为：采用高纯氩气将管试炉内部吹扫30min，然后按以下程序升温：升温速率为3℃/min，由室温升温至250℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由250℃升温至350℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由350℃升温至450℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由450℃升温至550℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由550℃升温至650℃，保持0.5h；升温速率为5℃/min，由650℃升温至800℃，保持2h。
9.根据权利要求1中所述的一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法，其特征在于步骤四中所述炭化的工艺为：采用高纯氩气将管试炉内部吹扫30min，然后按以下程序升温：升温速率为3℃/min，由室温升温至250℃，保持3h；升温速率为3℃/min，由250℃升温至350℃，保持1h；升温速率为3℃/min，由350℃升温至450℃，保持1h；升温速率为3℃/min，由450℃升温至550℃，保持0.5h；升温速率为3℃/min，由550℃升温至650℃，保持0.5h；升温速率为5℃/min，由650℃升温至800℃，保持2h；升温速率为5℃/min，由800℃升温至1200℃，保持2h。
CN201810523261.XA 2018-05-28 2018-05-28 一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法 Active CN108910861B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810523261.XA CN108910861B (zh) 2018-05-28 2018-05-28 一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810523261.XA CN108910861B (zh) 2018-05-28 2018-05-28 一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108910861A CN108910861A (zh) 2018-11-30
CN108910861B true CN108910861B (zh) 2020-02-11

Family

ID=64410975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810523261.XA Active CN108910861B (zh) 2018-05-28 2018-05-28 一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108910861B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111235699B (zh) * 2020-01-12 2022-09-16 哈尔滨工业大学 一种基于芳纶纳米气凝胶氮修饰多孔碳纳米纤维气凝胶的制备方法
CN113548895B (zh) * 2021-08-13 2023-03-10 郑州大学 一种具有皮芯结构芳纶纳米纤维衍生的碳气凝胶薄膜及制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102557578A (zh) * 2011-12-02 2012-07-11 大连理工大学 一种碳纳米纤维气凝胶复合材料的制备方法
CN105845455A (zh) * 2016-05-10 2016-08-10 复旦大学 一种聚丙烯腈纳米纤维/聚酰亚胺基复合碳气凝胶电极材料及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030134916A1 (en) * 2002-01-15 2003-07-17 The Regents Of The University Of California Lightweight, high strength carbon aerogel composites and method of fabrication
US20120134909A1 (en) * 2010-08-20 2012-05-31 Aerogel Technologies, Llc Porous nanostructured polyimide networks and methods of manufacture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102557578A (zh) * 2011-12-02 2012-07-11 大连理工大学 一种碳纳米纤维气凝胶复合材料的制备方法
CN105845455A (zh) * 2016-05-10 2016-08-10 复旦大学 一种聚丙烯腈纳米纤维/聚酰亚胺基复合碳气凝胶电极材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108910861A (zh) 2018-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xie et al. Macroscopic-scale preparation of aramid nanofiber aerogel by modified freezing–drying method
US10882747B2 (en) High-strength network structured nano-carrier material and preparation method and application thereof
CN106189066B (zh) 一种酚醛树脂/二氧化硅复合气凝胶材料及其制备方法
Yang et al. A novel silica aerogel/porous Si3N4 composite prepared by freeze casting and sol-gel impregnation with high-performance thermal insulation and wave-transparent
Lai et al. Carbon aerogels derived from bacterial cellulose/polyimide composites as versatile adsorbents and supercapacitor electrodes
US20120134909A1 (en) Porous nanostructured polyimide networks and methods of manufacture
CN106422995A (zh) 一种石墨烯气凝胶和其杂化复合材料及其制备方法与应用
CN101985358A (zh) 一种快速制备碳-二氧化硅复合气凝胶的方法
CN108910861B (zh) 一种芳杂环纤维基纳米碳纤维气凝胶材料的制备方法
CN107265438A (zh) 一种细菌纤维素衍生的碳纳米纤维气凝胶及其制备方法
CN109939620B (zh) 一种氮掺杂多孔纤维素基炭气凝胶及其制备方法和应用
KR20090118200A (ko) 카본 에어로겔의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된카본 에어로겔
CN110117000A (zh) 一种大块碳纳米纤维气凝胶及其制备方法
Xiao et al. Thermally insulating polybenzoxazine aerogels based on 4, 4′-diamino-diphenylmethane benzoxazine
CN116535732B (zh) 一种阻燃型双网络苯并噁嗪气凝胶及其制备方法
CN114907609B (zh) 一种超弹芳纶纳米纤维气凝胶、其制备方法及应用
CN113540474A (zh) 一种薄型炭纸的制备工艺
CN115710117A (zh) 一种气凝胶复合材料及其制备方法、应用
US20240128455A1 (en) Fibrillar carbon-silicon composite materials and methods of manufacture thereof
CN111498828A (zh) 一种利用常压干燥制备碳气凝胶的方法
CN113582159B (zh) 一种高电容多孔碳材料及其制备方法
US20220209234A1 (en) Fibrous carbon aerogels coated with nano-thin silicon as lithium battery anodes
CN111040233A (zh) 一种泡沫骨架增强的有机气凝胶及其制备方法
CN114409424A (zh) 一种水相常压干燥制备低密度、高强度、大尺寸碳气凝胶复合材料的方法
Zhang et al. Tough macroporous phenolic resin/bacterial cellulose composite with double-network structure fabricated by ambient pressure drying

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant