炭氣凝膠的制備方法
【專利摘要】本發明提供一種炭氣凝膠的制備方法，通過2,2,6,6?四甲基哌啶?1?氧化物自由基/溴化鈉/次氯酸鈉催化體系使纖維素伯羥基選擇性氧化為羧基得到氧化纖維素，然后在酸性條件下快速使其發生化學交聯形成凝膠，最后經二氧化碳超臨界干燥、高溫裂解炭化過程制得具備三維網狀結構的炭氣凝膠材料。該方法制備周期短而且實現了以無毒無害的纖維素為原料制備炭氣凝膠。
【專利說明】
炭氣凝膠的制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及無機材料技術領域，具體的涉及一種炭氣凝膠的制備方法。
【背景技術】
[0002] 傳統的氣凝膠材料有氧化硅、氧化鋁、氧化硅-氧化鋁、間苯二酚-甲醛(RF)和炭氣 凝膠等，其中炭氣凝膠是一種具有交聯狀結構的輕質納米多孔材料，其空隙率高、比表面積 大、密度變化范圍廣、結構可調，在高溫隔熱、電極材料、催化劑、廢水處理和靶材料等領域 具有廣闊的應用前景，已成為氣凝膠領域近年來的研究熱門（要不就提供完整的文獻信息 要不就不用寫了）。
[0003] 現有的炭氣凝膠制備方法一般以間苯二酚-甲醛體系、苯酚-甲醛體系或苯酚-糠 醛體系為基本原料，然后在碳酸鈉、醋酸鎂或六次甲基四胺的堿性催化下發生縮聚反應，經 凝膠老化、溶劑交換和超臨界干燥處理后制得RF氣凝膠，最后在惰性氣氛下進行高溫炭化 處理得到能夠保持其三維網狀結構的炭氣凝膠。
[0004] 然而，目前制備炭氣凝膠的原料幾乎均為毒性強烈的化學品，如苯酚、六次甲基四 胺和乙腈等，容易對環境造成較大污染;此外，制備過程中凝膠老化、溶劑交換等步驟所需 時間較長(通常需要3~4周），該生產方法會使實際生產成本劇增，不利于工業生產。鑒于當 今日益嚴峻的生存環境和工業化規模生產的現實需要，尋求天然來源的綠色原料以及縮短 合成周期將是制備炭氣凝膠的當務之急。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種炭氣凝膠的制備方法，以解決現有技術中存在的原料 毒性強;生產周期長的技術問題。
[0006] 本發明提供一種炭氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：1)將經過強酸水解預處理 的纖維素與添加劑混合均勻后進行水浴，用無機堿調節溶液PH至堿性，然后反應4~8小時， 經干燥后得到氧化纖維素;2)在酸性條件下使氧化纖維素發生化學交聯形成氧化纖維素氣 凝膠，氧化纖維素氣凝膠經二氧化碳超臨界干燥、裂解炭化制得炭氣凝膠;添加劑包括第一 組和/或第二組，第一組:氧化劑次氯酸鈉、促進劑2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基和 催化劑溴化鈉組成的組;第二組:氧化劑亞氯酸鈉、促進劑2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物 自由基和催化劑次氯酸鈉組成的組。
[0007] 進一步地，添加劑為第二組。
[0008] 進一步地，步驟1)中纖維素與添加劑按纖維素95~99重量份，添加劑1~8重量份 混合。
[0009] 進一步地，添加劑中按1~3重量份的氧化劑、1~2重量份的促進劑和0.5~3重量 份的催化劑混合。
[0010] 進一步地，步驟1)中無機堿為〇. IM的氫氧化鈉，調節后溶液的pH為9.2~11.0;步 驟1)中水浴溫度為30~50 °C ;步驟1)中干燥為冷凍干燥。
[0011] 進一步地，氧化纖維素氣凝膠的制備包括以下步驟:將氧化纖維素配制成質量濃 度為1~5%的分散液并在40~60°C水浴條件下分散均勻，用無機酸調節分散液pH至酸性條 件下，反應2小時后得氧化纖維素凝膠；用有機溶劑對氧化纖維素凝膠進行溶劑交換，每天 換2~3次溶劑，共交換2~4天后取所得有機溶劑凝膠，經二氧化碳超臨界干燥后得到氧化 纖維素氣凝膠。
[0012] 進一步地，無機酸為鹽酸，調節分散液的pH為4.1~6.0 ;有機溶劑為乙醇和/或甲 醇;二氧化碳超臨界干燥條件為50~70°C下保持壓力13~18MPa。
[0013] 進一步地，裂解炭化包括以下步驟:對氧化纖維素氣凝膠按如下程序進行熱處理： 從室溫開始升溫至500°C后，保溫3小時，再繼續升溫至1000°C，保溫2小時，最后降溫至500 °(：后，自然冷卻至室溫得炭氣凝膠。
[0014] 進一步地，預處理纖維素包括以下步驟:對纖維素進行機械打漿10~30分鐘，然后 用強堿溶液浸泡1~3天，再用強酸于45~65 °C水浴中水解25~60分鐘，最后用去離子水對 其進行清洗得到預處理纖維素。
[0015] 進一步地，預處理纖維素步驟中強堿為摩爾濃度為0.2~IM的氫氧化鈉或摩爾濃 度為0.2~IM的氫氧化鉀;強酸為質量濃度為60~65%的硫酸。
[0016] 本發明的技術效果：
[0017] 1、本發明提供的炭氣凝膠的制備方法，通過化學改性纖維素基團、催化凝膠制備 炭氣凝膠，本發明通過選擇性氧化纖維素伯羥基為羧基得到氧化纖維素，然后在酸性條件 下發生凝膠反應，再經二氧化碳超臨界干燥得到氧化纖維素氣凝膠，最后經程序化升溫裂 解處理制備得到炭氣凝膠。該制備工藝能使氧化纖維素凝膠過程顯著加速，最終使合成炭 氣凝膠的生產周期由現有的3~4周大為縮短為5~8天。同時該方法工藝流程簡單、凝膠過 程迅速，使制備炭氣凝膠周期大幅縮短、成本降低，利于工業化生產。
[0018] 2、本發明提供的炭氣凝膠的制備方法，以纖維素為原料制備炭氣凝膠，纖維素來 源豐富、環境友好，避免了現有方法中使用的有毒有害物質，減少環境負擔，降低生產成不。
[0019] 具體請參考根據本發明的炭氣凝膠的制備方法提出的各種實施例的如下描述，將 使得本發明的上述和其他方面顯而易見。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明優選實施例中炭氣凝膠的制備方法的工藝流程示意圖；
[0021] 圖2是本發明優選實施例中所得炭氣凝膠表面概貌的SEM(掃描電鏡)圖。
【具體實施方式】
[0022] 構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。
[0023] 參見圖1，本發明提供的炭氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：
[0024] 1)將經過強酸水解預處理的纖維素與添加劑混合均勻后進行水浴，用無機堿調節 溶液pH至堿性，然后反應4~8小時，經干燥后得到氧化纖維素；
[0025] 2)在酸性條件下使氧化纖維素發生化學交聯形成氧化纖維素氣凝膠，氧化纖維素 氣凝膠經二氧化碳超臨界干燥、高溫裂解炭化制得炭氣凝膠；
[0026] 添加劑為氧化劑、促進劑和催化劑組成的組，氧化劑、促進劑和催化劑組成的組包 括第一組:氧化劑次氯酸鈉、促進劑2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基和催化劑溴化鈉 組成的組;第二組:氧化劑亞氯酸鈉、促進劑2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基和催化 劑次氯酸鈉組成的組，添加劑為第一組和/或第二組；
[0027] 采用該添加劑組合，能實現將纖維素伯羥基選擇性氧化為羧基得到氧化纖維素。 從而實現以纖維素為原料制備得到炭氣凝膠。后續所用步驟均可按其他現有步驟進行，只 需實現得到炭氣凝膠即可。
[0028]優選的，添加劑為促進劑2,2,6,6_四甲基哌啶-1-氧化物自由基、催化劑溴化鈉和 氧化劑次氯酸鈉組成的組。采用該催化體系使最高效的實現纖維素伯羥基選擇性氧化為羧 基得到氧化纖維素，減少副產物的產生。
[0029]優選的，按纖維素95~99重量份與添加劑1~8重量份混合。優選的，添加劑中按氧 化劑1~3重量份、促進劑1~2重量份和催化劑0.5~3重量份混合。按此比例混合，能使氧化 纖維素活性增強，縮短后續凝膠時間。
[0030] 優選的，無機堿為0 . IM的氫氧化鈉，調節后溶液的pH為9.2~11.0;水浴溫度為30 ~50°C;干燥為冷凍干燥。按此條件制備氧化纖維素可以有利于所得產物的產率。
[0031] 優選的，氧化纖維素氣凝膠的制備包括以下步驟：
[0032]將氧化纖維素配制成質量濃度為1~5%的分散液并在40~60°C水浴條件下分散 均勻，用無機酸調節分散液PH至酸性條件下，反應2小時后得氧化纖維素凝膠；
[0033]用有機溶劑對氧化纖維素凝膠進行溶劑交換，每天換2~3次溶劑，共交換2~4天 后取所得有機溶劑凝膠經二氧化碳超臨界干燥后得到氧化纖維素氣凝膠。
[0034]按此步驟使得氧化纖維素凝膠化，所需時間較短，從而有利于縮短整個制備過程。 提高生產效率。該方法中的具體操作可以按現有方法參數進行。
[0035]優選的，無機酸為鹽酸，調節分散液的pH為4.1~6.0;有機溶劑為乙醇和/或甲醇； 二氧化碳超臨界干燥條件為50~70°C下保持壓力13~18MPa。按此條件制備氧化纖維素氣 凝膠能保持氣體在凝膠中的分別均勻性，提高所得炭氣凝膠中氣體的分布均勻性。
[0036]優選的，高溫裂解炭化包括以下步驟:對氧化纖維素氣凝膠按如下程序進行熱處 理:從室溫開始升溫至500°C后，保溫3小時，再繼續升溫至HKKTC，保溫2小時，最后降溫至 500°C后，自然冷卻至室溫得炭氣凝膠。按此程序進行升溫、降溫的熱處理，能提高熱處理后 所得炭氣凝膠的三維網狀結構(如圖2)比例。此處的升溫和降溫均可以按現有升溫/降溫速 率進行控制，進行保證速率合理不過快或過慢即可。
[0037]優選的，預處理纖維素包括以下步驟:對纖維素進行高速機械打漿10~30分鐘，然 后用強堿溶液浸泡1~3天，再用強酸于45~65°C水浴中水解25~60分鐘，最后用去離子水 對其進行清洗得到預處理纖維素。通過預處理能減少所得纖維素中的雜質，提高所得產物 的純度。
[0038] 優選的，預處理纖維素步驟中強堿為摩爾濃度為0.2~IM的氫氧化鈉或氫氧化鉀； 強酸為質量濃度為60~65 %的硫酸。
[0039] 具體的，本發明提供的炭氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：
[0040] (1)預處理纖維素
[0041] 以纖維素為原料，用打漿機對其進行高速機械打漿10~30分鐘，然后用強堿溶液 浸泡1~3天，再用強酸于45~65°C的水浴鍋中水解25~60分鐘，最后用去離子水對其進行 清洗得到預處理纖維素；
[0042]強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀，取摩爾濃度為0.2~IM;強酸為硫酸，取質量濃度為 60~65% 〇
[0043] (2)制備氧化纖維素
[0044] 將重量配比為預處理纖維素95~99份、氧化劑1~3份、促進劑1~2份和催化劑0.5 ~3份的原料混合均勻后將其置于30°C的水浴鍋中，用0.1 M的無機堿調節溶液pH至堿性，然 后反應4~8小時，最后經冷凍干燥得氧化纖維素；
[0045] 添加劑為氧化劑、促進劑和催化劑組成的組，
[0046] 氧化劑、促進劑和催化劑組成的組包括第一組:氧化劑次氯酸鈉、促進劑2,2,6,6_ 四甲基哌啶-1-氧化物自由基和催化劑溴化鈉組成的組或：
[0047]第二組:氧化劑亞氯酸鈉、促進劑2,2,6,6_四甲基哌啶-1-氧化物自由基和催化劑 次氯酸鈉組成的組，添加劑為第一組和/或第二組，無機堿為氫氧化鈉，調節溶液的PH為9.2 ~11·0〇 〇
[0048] (3)制備氧化纖維素氣凝膠
[0049] 將氧化纖維素配制成質量濃度為1~5%的分散液，在40°C條件下水浴鍋中混合均 勻，用無機酸調節分散液PH至酸性條件反應2小時后得氧化纖維素凝膠，接著用有機溶劑對 其進行溶劑交換，每天換2~3次溶劑，共交換2~4天。將氧化纖維素的有機溶劑凝膠放入超 臨界干燥設備中，在一定溫度和壓力條件下進行二氧化碳超臨界干燥得氧化纖維素氣凝 膠；
[0050] 無機酸為鹽酸，調節分散液的pH為4.1~6.0,有機溶劑為乙醇、甲醇中的一種或一 種以上的任意組合，的一定溫度和壓力條件下分別為50~70°C和13~18MPa。
[0051] (4)高溫裂解炭化制炭氣凝膠
[0052]把得到的氧化纖維素氣凝膠放入管式爐中，按如下程序進行熱處理:首先進行充 放氮氣過程直至管式爐內完全是氮氣氛圍，然后從室溫以一定的升溫速率升至500°C，保溫 3小時，再以一定的升溫速率升至1000°C，保溫2小時，最后以一定的降溫速率降至500°C，自 然冷卻至室溫得炭氣凝膠。
[0053]按此方法進行制備炭氣凝膠能在較短的制備時間內得到具有三維網絡結構的炭 氣凝膠，實現了以無毒無害的纖維素為原料，減少了原料對環境的污染。
[0054] 實施例
[0055] 以下實施例中所用物料和儀器均為市售。
[0056] 實施例1
[0057] (1)預處理纖維素：以纖維素為原料，用打漿機對其進行高速機械打漿30分鐘，然 后用IM的氫氧化鈉溶液浸泡2天，再用65 %的硫酸于45 °C的水浴鍋中水解25分鐘，最后用去 離子水對其進行清洗得到預處理纖維素；
[0058]根據表1中的重量配比取預處理纖維素與氧化劑、促進劑和催化劑進行配料。
[0059]表1制備氧化纖維素的添加劑各組分重量配比表(重量份）
[0061 ] 注:表中組合，第一組:a，b，d和e;第二組:a，b，c和d。
[0062] (2)制備氧化纖維素:將重量配比為預處理纖維素95份、次氯酸鈉3份、2,2,6,6_四 甲基哌啶-1-氧化物自由基1份和溴化鈉1份的原料混合均勻后將其置于30°C的水浴鍋中， 用0.1 M的氫氧化鈉調節溶液pH至9.20反應4小時后得氧化纖維素；
[0063] (3)制備氧化纖維素氣凝膠:將氧化纖維素配制成質量濃度為2%的分散液，在30 °C條件下水浴鍋中混合均勻，用鹽酸調節分散液pH至4.8反應2小時后得氧化纖維素凝膠， 接著用乙醇溶劑對其進行溶劑交換，每天換2次溶劑，共交換天。將氧化纖維素的醇凝膠放 入超臨界干燥設備中，在60°C和HMPa條件下進行二氧化碳超臨界干燥得氧化纖維素氣凝 膠；
[0064] (4)高溫裂解炭化制炭氣凝膠:把得到的氧化纖維素氣凝膠放入管式爐，以如下程 序進行熱處理:首先充放氮氣3次，使管式爐內完全為氮氣氛圍，然后從室溫以HTC/min的 速度升至500°C，保溫3小時，再以5°C/min的速度升至1000°C，保溫2小時，最后以10°C/min 的速度降至500°C，自然冷卻至室溫得炭氣凝膠。
[0065] 實施例2
[0066] (1)預處理纖維素
[0067] 以纖維素為原料，用打漿機對其進行高速機械打漿10分鐘，然后用強堿溶液浸泡1 天，再用強酸于45°C的水浴鍋中水解25分鐘，最后用去離子水對其進行清洗得到預處理纖 維素；
[0068] 強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀，取摩爾濃度為0.2M;強酸為硫酸，取質量濃度為 60% 〇
[0069] (2)制備氧化纖維素
[0070] 將重量配比為預處理纖維素 95份、氧化劑1份、促進劑1份和催化劑0.5份的原料混 合均勻后將其置于30°C的水浴鍋中，用0.1 M的無機堿調節溶液pH至堿性，然后反應4小時， 最后經冷凍干燥得氧化纖維素；
[0071] 氧化劑、促進劑、催化劑按表1中的2號進行組合，無機堿為氫氧化鈉，調節溶液的 pH為9.2。
[0072] (3)制備氧化纖維素氣凝膠
[0073]將氧化纖維素配制成質量濃度為1%的分散液，在40°C條件下水浴鍋中混合均勻， 用無機酸調節分散液PH至酸性條件反應2小時后得氧化纖維素凝膠，接著用有機溶劑對其 進行溶劑交換，每天換2次溶劑，共交換2天。將氧化纖維素的有機溶劑凝膠放入超臨界干燥 設備中，在一定溫度和壓力條件下進行二氧化碳超臨界干燥得氧化纖維素氣凝膠；
[0074] 無機酸為鹽酸，調節溶液的pH為4.1，有機溶劑為乙醇、甲醇中的一種或一種以上 的任意組合，一定溫度和壓力條件下分別為50~70°C和13MPa。
[0075] (4)高溫裂解炭化制炭氣凝膠
[0076] 把得到的氧化纖維素氣凝膠放入管式爐中，按如下程序進行熱處理:首先進行充 放氮氣過程直至管式爐內完全是氮氣氛圍，然后從室溫以一定的升溫速率升至500°C，保溫 3小時，再以一定的升溫速率升至1000°C，保溫2小時，最后以一定的降溫速率降至500°C，自 然冷卻至室溫得炭氣凝膠。
[0077] 實施例3
[0078] (1)預處理纖維素
[0079] 以纖維素為原料，用打漿機對其進行高速機械打漿30分鐘，然后用強堿溶液浸泡3 天，再用強酸于65°C的水浴鍋中水解60分鐘，最后用去離子水對其進行清洗得到預處理纖 維素；
[0080] 強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀，取摩爾濃度為0.2~IM;強酸為硫酸，取質量濃度為 65%〇
[0081] (2)制備氧化纖維素
[0082]將重量配比為預處理纖維素99份、氧化劑3份、促進劑2份和催化劑3份的原料混合 均勻后將其置于30°C的水浴鍋中，用0.1 M的無機堿調節溶液pH至堿性，然后反應8小時，最 后經冷凍干燥得氧化纖維素；
[0083]氧化劑、促進劑、催化劑按表1中的3號進行組合。無機堿為氫氧化鈉，調節溶液的 pH為11.0。
[0084] (3)制備氧化纖維素氣凝膠
[0085]將氧化纖維素配制成質量濃度為5%的分散液，在40°C條件下水浴鍋中混合均勻， 用無機酸調節分散液PH至酸性條件反應2小時后得氧化纖維素凝膠，接著用有機溶劑對其 進行溶劑交換，每天換3次溶劑，共交換4天。將氧化纖維素的有機溶劑凝膠放入超臨界干燥 設備中，在一定溫度和壓力條件下進行二氧化碳超臨界干燥得氧化纖維素氣凝膠；
[0086]無機酸為鹽酸，調節溶液的pH為6.0,有機溶劑為乙醇、甲醇中的一種或一種以上 的任意組合，的一定溫度和壓力條件下分別為70°C和18MPa。
[0087] (4)高溫裂解炭化制炭氣凝膠
[0088] 把得到的氧化纖維素氣凝膠放入管式爐中，按如下程序進行熱處理:首先進行充 放氮氣過程直至管式爐內完全是氮氣氛圍，然后從室溫以一定的升溫速率升至500°C，保溫 3小時，再以一定的升溫速率升至1000°C，保溫2小時，最后以一定的降溫速率降至500°C，自 然冷卻至室溫得炭氣凝膠。
[0089] 實施例4~218
[0090] 在上述第一步預處理中進行的高速機械打漿以及強堿浸泡主要是起到控制纖維 尺寸(幾微米以下）和去除其它組分（少量殘留的半纖維素、木質素等）的作用，增強后續水 解反應的可及性，對最終的預處理纖維影響不大，因此打漿時間和浸泡時間等對后續影響 較小，另外，水解時濃度也僅為參考濃度范圍，并不影響水解過程。第二步中分散液水浴溫 度條件僅為參考范圍，不作特別限定。第三步中用鹽酸調節PH至酸性條件是為了調控氧化 纖維素的凝膠速度，溶劑交換及其時間以實際條件為依據，故上述參數對其氣凝膠的性能 影響較小。高溫裂解炭化過程屬于實驗探究后得到的程序化步驟，因此可忽略影響，其中實 施例19為最優實施例。綜上所述，在實施例4~218中的工藝參數見表2。從所得產物的密度 可知，所得產物均為炭氣凝膠。在實施例4~218中可以參照實施例1中設定未限定的各項參 數值
[0091]表2制備炭氣凝膠的工藝參數
[0098] ?所指的氧化體系具體如表1所示。
[0099] 清楚本發明的范圍不限制于以上討論的示例，有可能對其進行若干改變和修改， 而不脫離所附權利要求書限定的本發明的范圍。盡管己經在附圖和說明書中詳細圖示和描 述了本發明，但這樣的說明和描述僅是說明或示意性的，而非限制性的。本發明并不限于所 公開的實施例。
[0100] 通過對附圖，說明書和權利要求書的研究，在實施本發明時本領域技術人員可以 理解和實現所公開的實施例的變形。在權利要求書中，術語"包括"不排除其他步驟或元素， 而不定冠詞"一個"或"一種"不排除多個。在彼此不同的從屬權利要求中引用的某些措施的 事實不意味著這些措施的組合不能被有利地使用。權利要求書中的任何參考標記不構成對 本發明的范圍的限制。
【主權項】
1. 一種炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將經過強酸水解預處理的纖維素與添加劑混合均勻后進行水浴，用無機堿調節溶液 pH至堿性，然后反應4~8小時，經干燥后得到氧化纖維素； 2) 在酸性條件下使所述氧化纖維素發生化學交聯形成氧化纖維素氣凝膠，所述氧化纖 維素氣凝膠經二氧化碳超臨界干燥、裂解炭化制得所述炭氣凝膠； 所述添加劑包括第一組和/或第二組，所述第一組:氧化劑次氯酸鈉、促進劑2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基和催化劑溴化鈉組成的組； 所述第二組:氧化劑亞氯酸鈉、促進劑2,2,6,6_四甲基哌啶-1-氧化物自由基和催化劑 次氯酸鈉組成的組。2. 根據權利要求1所述的炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述添加劑為所述第二 組。3. 根據權利要求2所述的炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述纖維素與所 述添加劑按所述纖維素95~99重量份，所述添加劑1~8重量份混合。4. 根據權利要求1所述的炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述添加劑中按1~3重量 份的所述氧化劑、1~2重量份的所述促進劑和0.5~3重量份的所述催化劑混合。5. 根據權利要求1所述的炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中所述無機堿 為0.1M的氫氧化鈉，調節后溶液的pH為9.2~11.0; 所述步驟1)中所述水浴溫度為30~50°C ; 所述步驟1)中所述干燥為冷凍干燥。6. 根據權利要求1所述的炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述氧化纖維素氣凝膠的 制備包括以下步驟： 將所述氧化纖維素配制成質量濃度為1~5%的分散液并在40~60°C水浴條件下分散 均勻，用無機酸調節所述分散液pH至酸性條件下，反應2小時后得氧化纖維素凝膠； 用有機溶劑對所述氧化纖維素凝膠進行溶劑交換，每天換2~3次溶劑，共交換2~4天 后取所得有機溶劑凝膠，經二氧化碳超臨界干燥后得到氧化纖維素氣凝膠。7. 根據權利要求6所述的炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述無機酸為鹽酸，調節 所述分散液的pH為4.1~6.0; 所述有機溶劑為乙醇和/或甲醇； 所述二氧化碳超臨界干燥條件為50~70°C下保持壓力13~18MPa。8. 根據權利要求1所述的炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述裂解炭化包括以下步 驟:對所述氧化纖維素氣凝膠按如下程序進行熱處理:從室溫開始升溫至500°C后，保溫3小 時，再繼續升溫至l〇〇〇°C，保溫2小時，最后降溫至500°C后，自然冷卻至室溫得炭氣凝膠。9. 根據權利要求1所述的炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述預處理纖維素包括以 下步驟:對纖維素進行機械打漿10~30分鐘，然后用強堿溶液浸泡1~3天，再用強酸于45~ 65°C水浴中水解25~60分鐘，最后用去離子水對其進行清洗得到預處理纖維素。10. 根據權利要求9所述的炭氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述預處理纖維素步驟 中所述強堿為摩爾濃度為〇. 2~1M的氫氧化鈉或摩爾濃度為0.2~1M的氫氧化鉀； 所述強酸為質量濃度為60~65 %的硫酸。
【文檔編號】C01B31/02GK106040112SQ201610459254
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】馮堅, 張思釗, 馮軍宗, 姜勇剛
【申請人】中國人民解放軍國防科學技術大學