一种调控碳气凝胶孔道取向的方法和碳气凝胶及应用

技术特征：
1.一种碳气凝胶，其特征在于，内部孔道方向一致。2.根据权利要求1所述的碳气凝胶，其特征在于，丝状真菌和芳香胺单体，以及氧化剂反应获得的菌丝@聚芳香胺复合物，然后经过冷场处理、冷冻干燥，高温碳化后获得；所述的冷场处理，是指对材料立体形状上的一个平整表面或者相对的两个平整表面进行降温处理；优选冷源直接接触材料立体形状上的平整表面，或者通过导热薄片接触平整表面；当材料立体形状为圆柱体时，则对圆柱体的两个底面，或者圆柱体的整个侧面进行降温处理。3.权利要求2所述的调控碳气凝胶孔道取向的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)丝状菌丝、芳香胺单体、氧化剂发生聚合反应，得到菌丝@聚芳香胺复合物，并在立体模具中成型；2)使经过模具成型的立体形状的菌丝@聚芳香胺复合物的一个表面，或者相对的两个表面，或者圆柱体形状的菌丝@聚芳香胺复合物的两个底面，或者圆柱体的整个侧面均匀接触冷源处理，或者通过导热薄片接触冷源处理；3)步骤2)处理后获得的菌丝@聚芳香胺复合物冷冻干燥脱水，得到菌丝@聚芳香胺气凝胶；4)将菌丝@聚芳香胺气凝胶在惰性气氛下高温碳化，得到碳气凝胶。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)的冷源温度为-40—-5℃，优选-25—-10℃，进一步优选-20—-15℃。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)的冷源处理时间为5-20h，优选2-12h，进一步优选4-6h。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的丝状真菌包括棘孢曲霉、黑曲霉、黄曲霉、根曲霉、青霉中的一种或几种；所述的芳香胺单体包括苯胺，吡咯，间苯二胺的一种或几种；所述的氧化剂包括过硫化物，优选过硫酸钠或过硫酸铵。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的芳香胺单体和干燥纯菌丝的质量比为2:1-1:10，优选1:1-1：5，进一步优选1：2；所述的氧化剂与芳香胺单体的摩尔比为1:0.5-1:3，优选1:1-1:1.5，进一步优选1：1.2。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)中获得的菌丝@聚芳香胺复合物的分散液的浓度为5-50g/l，优选20-40g/l，进一步优选25g/l。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)所述的冷冻干燥温度为-20℃～-90℃，优选-60℃～-90℃，进一步优选-80℃；时间为12-48h，优选12-36h，进一步优选24h；步骤4)所述的碳化温度为400℃-1100℃，碳化时间为1-10h，优选温度600℃-800℃，优选时间2-4h，惰性气氛为氮气或者氩气。10.权利要求1或2所述的碳气凝胶，或者权利要求3-9任一项的方法调控得到的碳气凝胶的应用，其特征在于，用于制备能源电池负极或者吸附材料，进一步用于制备cdi电极材料。

技术总结
本发明提供了一种调控碳气凝胶孔道取向的方法和碳气凝胶及应用。以丝状真菌为组装骨架，将分散在水溶液中的间苯二胺添加于丝状真菌混合液内，经振荡搅拌，添加过硫酸铵使间苯二胺聚合得到菌丝-聚间苯二胺复合物，之后在冷场中冷冻成型，再通过冷冻干燥脱模，最后在惰性气氛下高温热解成碳气凝胶。本发明通过对碳气凝胶通道取向的控制，降低溶液在材料内部的传质阻力，能显著增强碳气凝胶的电吸附容量。量。量。


技术研发人员：王海鹰 赵依娴 贺颖捷 柴立元 杨志辉 刘恢 李青竹
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2022.02.15
技术公布日：2022/5/17