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专利号: 2017102387934
申请人: 河北省科学院能源研究所
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高比表面积碳气凝胶,其特征在于,其具备如下参数:比表面积716~1071 m2/g,孔径分布7.59~9.02 nm,孔容0.22~0.32 cm3/g,比电容108~175 F/g。

2.根据权利要求1所述的碳气凝胶,其特征在于,其由以下步骤制备:

(1)有机湿凝胶制备:多羟基苯与甲醛按照物质的量之比为1:2混合,加入去离子水配制成质量分数为35~40%的反应液,加入表面活性剂4-羟基苯磺酸钠,所述4-羟基苯磺酸钠与所述多羟基苯的摩尔比为1: 25~100,加入抗坏血酸,所述抗坏血酸与所述多羟基苯的摩尔比为1:50,最后再加入无水碳酸钠,所述无水碳酸钠与所述多羟基苯的摩尔比为1:

500,将反应液混合均匀后密封,保温60℃充分反应1天,制得湿凝胶;

(2)溶剂置换:将步骤(1)制备的湿凝胶浸泡于有机溶液中进行溶剂置换,每隔24小时更换一次有机溶剂,期间更换3~5次;

(3)常压干燥:在常温常压下,待有机溶剂自然挥发完全后,即制得干燥的有机气凝胶;

(4)高温炭化:将步骤(3)制备的干燥的有机气凝胶在抽真空条件下炭化,在炭化过程中以15~40mL/min的速率不断通入惰性保护气,先从室温以1.2~1.8℃/min的速率升温至

280~320℃,然后以2~2.2℃/min速率升温到880~920℃后保持3~5个小时,再缓慢降至室温,即制得碳气凝胶。

3.根据权利要求2所述的碳气凝胶,其特征在于:步骤(1)所述的多羟基苯为间苯二酚或间苯二酚与间苯三酚的混合物。

4.一种权利要求1或2所述碳气凝胶的制备方法,其特征在于,其包括如下步骤:(1)有机湿凝胶制备:多羟基苯与甲醛按照物质的量之比为1:2混合,加入去离子水配制成质量分数为35~40%的反应液,加入表面活性剂4-羟基苯磺酸钠,所述4-羟基苯磺酸钠与所述多羟基苯的摩尔比为1: 25~100,加入抗坏血酸,所述抗坏血酸与所述多羟基苯的摩尔比为1:50,最后再加入无水碳酸钠,所述无水碳酸钠与所述多羟基苯的摩尔比为1:

500,将反应液混合均匀后密封,保温60℃充分反应1天,制得湿凝胶;

(2)溶剂置换:将步骤(1)制备的多羟基苯-甲醛湿凝胶浸泡于有机溶液中进行溶剂置换,每隔24小时更换一次有机溶剂,期间更换3~5次;

(3)常压干燥:在常温常压下,待有机溶剂自然挥发完全后,即制得干燥的有机气凝胶;

(4)高温炭化:将步骤(3)制备的干燥的有机气凝胶在抽真空条件下炭化,在炭化过程中以15~40mL/min的速率不断通入惰性保护气,先从室温以1.2~1.8℃/min的速率升温至

280~320℃,然后以2~2.2℃/min速率升温到880~920℃后保持3~5个小时,再缓慢降至室温,即制得碳气凝胶。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述多羟基苯为间苯二酚或间苯二酚与间苯三酚的混合物。

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述多羟基苯为摩尔比为7:1的间苯二酚与间苯三酚的混合物,所述4-羟基苯磺酸钠与所述间苯二酚和间苯三酚的混合物的摩尔比为1: 25~100,所述抗坏血酸与所述间苯二酚和间苯三酚的混合物的摩尔比为

1:50,所述无水碳酸钠与所述间苯二酚和间苯三酚的混合物的摩尔比为1:500。

7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的反应液混合均匀是通过超声波将反应液混合均匀。

8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的有机溶剂为丙酮。