本發(fā)明屬于碳納米材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

二維納米材料，例如石墨烯，擁有高比表面積和優(yōu)異的電子傳輸性能。由于他們獨(dú)特的性能和在能量?jī)?chǔ)存于轉(zhuǎn)換領(lǐng)域內(nèi)的潛在應(yīng)用引起了廣泛的關(guān)注。更重要的是二維納米材料獨(dú)特的片狀結(jié)構(gòu)可以不依賴于孔的分布而提供高比表面積，這十分有利于減少離子的傳輸阻抗和距離。然而，由于普遍存在范德華力，納米片存在不可避免的聚集現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了表面積的下降和離子傳輸距離的增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供了一種碳納米片氣凝膠的制備方法，讓碳納米片自組裝形成氣凝膠，從而增加其比表面積和離子傳輸性能。

本發(fā)明以葡萄糖、蔗糖和淀粉等碳水化合物為碳源，在堿性環(huán)境下水熱，干燥后再經(jīng)過高溫處理得到碳納米片氣凝膠。和傳統(tǒng)的方法相比，本發(fā)明使用的碳源來源廣泛且價(jià)格低廉，更加適應(yīng)于可持續(xù)發(fā)展。本發(fā)明制備的碳納米片氣凝膠，比表面積高達(dá)459m²·g^-1。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明所述的一種碳納米片氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：按碳水化合物與堿性化合物以質(zhì)量比為1:1~5的比例，溶解在適量水中，將其轉(zhuǎn)入到反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱處理，反應(yīng)后樣品放入烘箱干燥，將干燥后的樣品在惰性氣氛下進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，清洗、過濾和干燥得到碳納米片氣凝膠。

本發(fā)明所述的堿性化合物為堿金屬碳酸鹽或堿金屬強(qiáng)堿，優(yōu)選na2co3或k2co3。

所述的堿金屬強(qiáng)堿為naoh或koh。

所述的碳水化合物與水質(zhì)量比為1:8~40。

所述的水熱溫度為150~220℃，反應(yīng)時(shí)間為4~8h。

所述的高溫?zé)崽幚頊囟葹?00~900℃，反應(yīng)時(shí)間為1~2h。

本發(fā)明制備的碳納米片氣凝膠相對(duì)于享有的技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）碳納米片氣凝膠具有較高的比表面積；（2）原材料來源廣泛，且廉價(jià)；（3）產(chǎn)率高，易于提純；（4）反應(yīng)條件溫和，能耗低；（5）步驟簡(jiǎn)單，易于操作，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例6制備的碳納米片氣凝膠的掃描電子顯微鏡圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例6制備的碳納米片氣凝膠的透射電子顯微鏡圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例6制備的碳納米片氣凝膠的恒溫氮?dú)馕摳角€。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例6制備的碳納米片氣凝膠的孔徑分布曲線。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步闡述，而非對(duì)此發(fā)明的限制。本技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)人員可在此說明書及申請(qǐng)的權(quán)利所要求公開的內(nèi)容，根據(jù)需求適當(dāng)?shù)母淖兎绞?，而這些改變方式均包屬于此發(fā)明的范疇。

實(shí)施例1。

將葡萄糖:na2co3:水以質(zhì)量比1:1:8制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中150℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚恚?.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例2。

將葡萄糖:na2co3:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中150℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例3。

將葡萄糖:na2co3:水以質(zhì)量比1:5:40制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中150℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?，?.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例4。

將葡萄糖:na2co3:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中180℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例5。

將葡萄糖:na2co3:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中220℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例6。

將葡萄糖:na2co3:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中200℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例7。

將葡萄糖:na2co3:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中180℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在900℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例8。

將葡萄糖:na2co3:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中180℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例9。

將葡萄糖:k2co3:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中180℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例10。

將葡萄糖:naoh:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中180℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例11。

將葡萄糖:koh:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中180℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例12。

將蔗糖:na2co3:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中180℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。

實(shí)施例13。

將淀粉:na2co3:水以質(zhì)量比1:3:20制成水溶液，隨后將其轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中180℃水熱4h，室溫冷卻后將制得的樣品放入120℃烘箱中干燥24h。干燥后的樣品在氬氣氣氛下在700℃高溫?zé)崽幚?h，用0.1mol·l^-1的稀鹽酸溶液和去離子進(jìn)行清洗，直至過濾后的水溶液為中性，過濾后的樣品在60℃下干燥得到碳納米片氣凝膠。