[发明专利]一种简单且超快制备碳气凝胶的方法

权利要求书

1.一种简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将类石墨微晶炭纳米材料、酚、甲醛溶液和催化剂，均匀分散在水中配制成混合液；其中，类石墨微晶炭纳米材料与酚的质量比为1∶1～7，酚与甲醛的摩尔比为1∶1.5～3，酚与碳酸钠的摩尔比为50～1500∶1；

2)将步骤1)制备得到的混合溶液，在20～40℃，密封静置5～120min，进行溶胶-凝胶化，获得水凝胶；

3)将步骤2)制备的水凝胶，以0.5～5℃/min的升温速率，升温至40～120℃老化3～12h；

4)将步骤3)老化后的水凝胶，以0.5～2℃/min的升温速率，加热至80～100℃，在常压下干燥水凝胶1～2h；

5)将步骤4)干燥的凝胶，直接以1～5℃/min的升温速率，升温至800～1000℃，炭化1～3h，冷却后制得碳气凝胶。

2.根据权利要求1所述的简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于：所述的类石墨微晶炭纳米材料是以木炭、竹炭、椰壳炭、木质活性炭、椰壳活性炭、煤质活性炭为原料制备得到的类石墨微晶炭纳米材料。

3.根据权利要求1所述的简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于：所述的酚选自苯酚、间苯二酚和甲酚。

4.根据权利要求1所述的简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于：所述的催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、氨水中的一种。

5.根据权利要求1所述的简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于：步骤1)中，采用机械搅拌或超声的方法进行混合；采用超声混合时，超声时间少于5min。

6.根据权利要求1所述的简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于：步骤1)中，混合方式为：首先将类石墨微晶炭纳米材料配制成分散均匀的悬浮液，然后再加入酚、催化剂和甲醛溶液。

7.根据权利要求1所述的简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于：步骤2)中，所述的混合溶液，静置温度为25～35℃，静置时间为10min～30min。

8.根据权利要求1所述的简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于：步骤3)中，老化采用的升温速率为2～3℃/min，老化温度为90～110℃；在升温过程中，首先升温至90℃，老化2～7h，然后再升温至100～110℃再进行老化1～2h。

9.根据权利要求1所述的简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于：步骤4)中，干燥过程中，升温速率为0.5～1℃/min，水凝胶直接加热至温度为80～100℃，且在常压下干燥1～2h。

10.根据权利要求1所述的简单且超快制备碳气凝胶的方法，其特征在于：步骤5)中，所述的炭化过程中，炭化的气氛为惰性气氛，升温速率为2～3℃/min。