一种生物质胶质凝胶及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种生物质胶质凝胶及其制备方法、应用，方法包括：将蒽醌类小分子和多孔石墨烯分散在碳酸氢钠溶液或磷酸盐缓冲溶液中，得到混合物；所述蒽醌类小分子与多孔石墨烯的质量比为1:0.14

【技术实现步骤摘要】
一种生物质胶质凝胶及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及凝胶制备
，尤其涉及一种生物质胶质凝胶及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]生物质材料作为最具潜力的可再生材料，推进储量丰富和绿色环保的生物质材料资源化利用，是实现“双碳”的有效技术途径。
[0003]近年来生物质材料已成为一种热点的储能电极材料。但目前生物质材料在制备和应用过程中存在理化结构难调控、比容量低、活性差、循环稳定性低、简单的扣电式组装、无柔性以及无法大面积可设计性精细化制备等缺点。
[0004]因此，现有技术还有待于进一步的改进和提升。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种生物质胶质凝胶及其制备方法、应用，旨在解决现有生物质胶质凝胶比容量低的问题。
[0006]一种生物质胶质凝胶的制备方法，其中，包括如下步骤：
[0007]将蒽醌类小分子和多孔石墨烯分散在碳酸氢钠溶液或磷酸盐缓冲溶液中，得到混合物；所述蒽醌类小分子与多孔石墨烯的质量比为1:0.14
‑
7；所述混合物的pH值为8
‑
10；
[0008]将所述混合物在30
‑
70℃条件下超声后冷却，得到生物质胶质凝胶。
[0009]可选地，所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其中，所述蒽醌类小分子选自：大黄酸、大黄素、大黄酚、茜草素、羟基茜草素、茜素红中的一种。
[0010]可选地，所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其中，所述多孔石墨烯为木质素基多孔石墨烯。
[0011]可选地，所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其中，在所述混合物中所述蒽醌类小分子与多孔石墨烯的总质量分数为1.8
‑
2.3％。
[0012]可选地，所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其中，所述碳酸氢钠溶液的摩尔浓度为0.16
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0.22mol/L；所述磷酸盐缓冲溶液的摩尔浓度为0.1
‑
0.15mol/L。
[0013]可选地，所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其中，所述蒽醌类小分子与多孔石墨烯的质量比为2:1
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1:3。
[0014]可选地，所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其中，所述步骤将所述混合物在30
‑
70℃条件下超声后冷却，得到生物质胶质凝胶，具体包括：将所述混合物在温度为40
‑
60℃条件下超声后自然冷却到25℃，得到生物质胶质凝胶。
[0015]可选地，所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其中，超声时间为0.5
‑
4.5小时。
[0016]一种生物质胶质凝胶，其中，所述生物质胶质凝胶采用上述所述的制备方法制备得到。
[0017]一种上述所述的生物质胶质凝胶，作为印刷油墨配方材料的应用。
[0018]有益效果：与现有技术相比，本专利技术所提供的生物质胶质凝胶的制备方法，易于操作、无需任何溶剂，所用仪器和反应条件也很容易实现，合成步骤简洁，制备得到的生物胶质凝胶在室温下为凝胶态，具有较好的温度响应性、较高的比容量和优异的流变学性能，相较于固态粉末或者颗粒的生物质材料，具有更好的电极或器件的设计性。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例提供的生物质胶质凝胶制备方法流程示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例生物质胶质凝胶的结构模型；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的大黄酸与木质素基多孔石墨烯之间的非共价相互作用构型；
[0022]图4为本专利技术实施例提供的茜素红与木质素基多孔石墨烯之间的非共价相互作用构型；
[0023]图5为本专利技术实施例提供的不同质量比的大黄酸/木质素基多孔石墨烯(R/P)胶质凝胶的微观形貌；
[0024]图6为本专利技术实施例提供的不同质量比的茜素红/木质素基多孔石墨烯(A/P)胶质凝胶的微观形貌；
[0025]图7为本专利技术实施例提供的不同质量比的大黄酸/木质素基多孔石墨烯(R/P)混合体系的相态图片；
[0026]图8为本专利技术实施例提供的不同质量比的茜素红/木质素基多孔石墨烯(A/P)混合体系的相态图片；
[0027]图9为本专利技术实施例提供的不同质量比的大黄酸/木质素基多孔石墨烯(R/P)胶质凝胶在不同电流密度下的比容量；
[0028]图10为本专利技术实施例提供的不同质量比的茜素红/木质素基多孔石墨烯(A/P)胶质凝胶在不同电流密度下的比容量；
[0029]图11为本专利技术实施例提供的生物质凝胶油墨通过丝网印刷制得的超级电容器在不同电流密度下的比容量。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供一种生物质胶质凝胶及其制备方法、应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]为了解决现有生物质胶质凝胶在制备过程中理化结构难调控、比容量低的问题。本实施例提供了一种生物质胶质凝胶的制备方法，包括如下步骤：
[0032]S10、将蒽醌类小分子和多孔石墨烯分散在碳酸氢钠溶液或磷酸盐缓冲溶液中，得到混合物；所述蒽醌类小分子与多孔石墨烯的质量比为1:0.14
‑
7；所述混合物的pH值为8
‑
10。
[0033]在所述步骤S10之后包括步骤S20、将所述混合物在30
‑
70℃条件下超声后冷却，得到生物质胶质凝胶。
[0034]如图1所示，在空气氛围下，将所述蒽醌小分子和所述木质素基多孔石墨烯按摩尔
比1:0.14
‑
7的配比加入到装有0.2MNaHCO3溶液(pH＝8.3)或者0.1MPBS(pH＝8.0
‑
9.4)的反应容器中，并确保混合体系中所述蒽醌小分子和所述木质素基多孔石墨烯的总质量分数为1.92％。通过搅拌使其混合均匀，得到混合物，对混合物进行加热，使混合物温度在30
‑
70℃的条件下进行超声处理，然后自然冷却到室温(25℃)，得到生物质胶质凝胶。其中，所述生物质胶质凝胶的结构模型如图2所示。
[0035]所述蒽醌小分子包括但不限于大黄酸、大黄素、大黄酚、茜草素、羟基茜草素、茜素红。
[0036]在本实施例中，通过蒽醌小分子与木质素基多孔石墨烯之间的非共价相互作用力，自组装制得生物质胶质凝胶，反应结束后无需纯化，直接得到生物质胶质凝胶。
[0037]在本实施例中，生物质胶质凝胶在室温下为凝胶态，由于蒽醌小分子与木质素基多孔石墨烯之间的非共价相互作用力是一种相对较弱的分子间作用力，加之石墨烯和蒽醌小分子的材料属性，其对外界环境变化具有一定的响应性，并且蒽醌小分子和木质素基多孔石墨烯在提升比容量方面具有协同作用。因此所制得的生物质胶质凝胶具有较好的温度响应性、优异的流变学性能和较高的比容量，相较于固态粉末或者颗粒的生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质胶质凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将蒽醌类小分子和多孔石墨烯分散在碳酸氢钠溶液或磷酸盐缓冲溶液中，得到混合物；所述蒽醌类小分子与多孔石墨烯的质量比为1:0.14
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7；所述混合物的pH值为8
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10；将所述混合物在30
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70℃条件下超声后冷却，得到生物质胶质凝胶。2.根据权利要求1所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其特征在于，所述蒽醌类小分子选自：大黄酸、大黄素、大黄酚、茜草素、羟基茜草素、茜素红中的一种。3.根据权利要求1所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其特征在于，所述多孔石墨烯为木质素基多孔石墨烯。4.根据权利要求1所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其特征在于，在所述混合物中所述蒽醌类小分子与多孔石墨烯的总质量分数为1.8
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2.3％。5.根据权利要求1所述的生物质胶质凝胶的制备方法，其特征在于，所述碳酸氢钠溶液的摩尔浓度为0.16
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【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉恒，徐杰，王天生，胡顺友，喻文，王密，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：