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CN108079934B - 一种复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，可广泛用于电池、环保、吸附式除湿、空调、制冷、热泵、变压分离提纯及储氢制造等领域。复合材料由支撑骨架材料、碳微球和/或碳膜和负载材料组成，负载材料包括盐、电极材料和物理吸附剂，碳微球和/或碳膜牢固附着在支撑骨架材料孔隙壁面，负载材料均匀分布在碳微球和/或碳膜中，实现了负载材料直接嵌合在炭原子之间，抗团聚失活能力明显增强，有效提高使用寿命；复合材料打破了原有骨架材料的比表面积限制，能够在提高负载量的前提下，有效提高复合材料的比表面积，强化吸附、反应或电子迁移速率；复合材料便于通过挤压、粘结或钎焊方法实现吸附剂与换热壁面的紧密接触，有效降低两者间接触热阻。

Description

一种复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电池、环保、吸附式除湿、空调、制冷、热泵、变压分离提纯及储氢技术领域，特别涉及一种复合材料及其制备方法。
背景技术
复合多孔材料在吸附、催化、环保、电池等领域有着诸多应用。多孔材料作为基材，负载吸附剂、催化剂及电池电极材料，形成性能良好的复合多孔材料，提高负载材料的分散度、利用率及活性，延缓其关键性能衰减，同时强化其传热传质乃至导电能力。目前复合多孔材料多采用简单混合或浸渍等方法，工艺相对简单。简单混合很难实现负载材料的高度分散，微观层次负载材料和多孔支撑骨架材料嵌合并不紧密，微观层次的传热传质或导电性能改善有限。浸渍法在实现单分子层分散前提下，负载量则受限于基材的比表面积，单位质量或体积负载量有限。而两种方法获得的复合多孔材料在使用过程，受限于工作工况，如周期性冷热交替、长期高温等工况，负载材料会逐渐失活，丧失吸附、催化等能力，抗衰减能力较差，寿命周期偏短。
发明内容
为了克服以上不足，本发明提供了一种能够实现比表面积提升、负载量增大、微观分散均匀且嵌合紧密，抗衰减能力强的复合多孔材料及其制备方法。
现有技术一般通过简单混合或浸渍的办法，利用高温煅烧手段，把材料负载在多孔支撑骨架材料上面，容易出现负载材料团聚现象，为了克服这一问题，在制备过程中可加入抗结剂和分散剂提高负载材料的分散度。但受限于多孔材料比表面积，在单分子层分散情况下，负载量偏低，且微观层次负载材料与多孔支撑骨架材料嵌合不紧，在使用过程易结块团聚失活，抗衰减能力较弱。为此，本发明在系统分析“负载材料在多孔支撑骨架材料表面分散机制，以及混合碳质前驱体材料碳化过程中微观形貌变迁规律”的基础上，提出：在负载材料浸渍溶液中加入糖，通过干燥处理使糖及负载材料均匀地以膜状结构初步固化于支撑骨架材料的孔隙壁面，再经过合适的高温活化处理，形成微球或膜结构，以分子及碳原子作用力嵌于多孔支撑骨架材料孔隙壁面，强化骨架材料和负载材料之间的换热或导电能力。实验结果表明：负载材料与糖碳化获得的炭原子交错镶嵌，有效抑制负载材料在吸附、催化反应及冷热交替过程的团聚，抗衰减能力强；碳膜和/或碳微球内负载材料分布均匀，在多孔骨架壁面呈立体分布，在保持分散强度前提下提高了负载量，增大复合材料的比表面积，有效提高负载材料利用率与能效。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种复合材料，包括：
支撑骨架；
位于所述支撑骨架上的碳微球和/或碳膜；
分散在所述碳微球和/或碳膜中的负载材料。
本发明中所述的“支撑骨架”是指：具有以下四个功能多孔骨架材料：第一，提供微观孔隙结构丰富的支撑骨架结构，维持良好的传质能力；第二，较高的比表面积，提供较高的负载面积，增加负载量和分散的均匀性；第三，较高的导热系数，实现复合材料良好的传热能力；第四，强导电性，实现复合材料良好的电子迁移能力。
当然对导热或导电能力要求不高的复合材料，也可不采用高导热或强导电的支撑骨架材料，如蛭石、硅胶等。
本发明所属的“碳微球”是指：糖膜在升温熔融过程，多孔介质表面张力小于熔融糖的表面张力形成的微糖球，碳化后形成的碳微球。
本发明中所述的“碳膜”是指：糖膜在升温熔融过程，多孔介质表面张力大于熔融糖的表面张力，直接碳化获得的碳膜结构。
本发明中所述的“负载材料”是指：盐，一类金属离子或铵根离子(NH4+)与酸根离子或非金属离子结合的化合物；电极材料，电池的正负极材料；物理吸附剂，一类通过范德华力对气体或离子吸附的材料。
本发明中所述的“糖”是指：多羟基(2个或以上)的醛类(Aldehyde)或酮类(Ketone)化合物，在水解后能变成以上两者之一的有机化合物。
优选的，所述支撑骨架孔隙壁厚的平均厚度为0.3nm～1mm；
优选的，所述碳微球的平均粒径为10nm～0.05mm；
优选的，所述碳膜的平均厚度为1nm～0.05mm；
优选的，所述负载材料平均粒径低于10μm；
优选的，所述支撑骨架的材料为可膨胀石墨、氧化铝、多孔石墨、多孔纤维、活性炭纤维、泡沫碳、活性炭、石墨纤维、多孔金属、多孔陶瓷、蛭石、硅胶中的至少一种；
优选的，所述盐为LiCl、BaCl2、CaBr2、NaBr、KBr、LiBr、PbCl2、LiCl、CaCl2、MnCl2、BaCl2、SrCl2、CoCl2、MgCl2、PbCl2、NiCl2、FeCl3、CuCl2、CuCl2、ZnCl2、AgNO3或Na2SO4中一种或多种的组合；
优选的，所述的电极材料够经受400℃及以上高温煅烧不会分解和/或变性，如TiO。
优选的，所述物理吸附剂为储氢合金、沸石分子筛及有机金属骨架材料。
优选的，所述多孔支撑骨架、负载材料的质量比为1：0.5～9。
优选的，所述糖中含碳摩尔量与负载材料摩尔量之比为0.5～6。
本发明还提供了一种复合材料，该复合材料的接触热阻为10-6～10-4㎡·K/W。
本发明还提供了一种复合材料的制备方法，包括：
将预处理后的多孔支撑骨架浸渍于糖、负载材料的混合溶液中，干燥、形成膜；活化，多孔支撑骨架壁面形成碳微球和/或碳膜，即得复合材料。
优选的，所述多孔支撑骨架、负载材料的质量比为1：0.5～9。
优选的，所述糖中含碳摩尔量与负载材料摩尔量之比为0.5～6。
优选的，所述支撑骨架的材料为可膨胀石墨、氧化铝、多孔石墨、多孔纤维、活性炭纤维、泡沫碳、活性炭、石墨纤维、多孔金属、多孔陶瓷、蛭石、石墨烯、硅胶中的至少一种；
优选的，所述盐为LiCl、BaCl2、CaBr2、NaBr、KBr、LiBr、PbCl2、LiCl、CaCl2、MnCl2、BaCl2、SrCl2、CoCl2、MgCl2、PbCl2、NiCl2、FeCl3、CuCl2、CuCl2、ZnCl2、AgNO3或Na2SO4中一种或多种的组合；
优选的，所述的电极材料够经受400℃及以上高温煅烧不会分解和/或变性。
优选的，所述物理吸附剂为储氢合金、沸石分子筛及有机金属骨架材料。
优选的，所述糖为单糖、二糖、多糖的至少一种，优选的为葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖或淀粉中的一种或多种的组合；
优选的，所述糖、负载材料的混合溶液还包括负载材料的抗结剂和/或分散剂。
本发明中“负载材料的抗结剂”主要是指：抑制负载材料高温活化过程的可能出现的团聚现象和/或抑制负载材料的长期衰减性的助剂，比如二氧化硅、磷酸三钙等。
“负载材料的分散剂”主要是指：提高负载材料的分散度和浸渍均匀度的助剂，比如负载材料CuCl2里添加柠檬酸铵，可以提高其分散度。
上述辅料只是根据需要添加，并非必须添加原料。
优选的，所述预处理的具体操作步骤为：在200～1000℃下、无氧或低氧环境中对支撑骨架进行膨胀；
优选的，所述糖、负载材料的混合溶液的配制方法为：于常温～120℃下，将糖、负载材料混合均匀；
优选的，所述浸渍处理的条件为：于20～120℃下，浸渍1min～48h；
优选的，所述干燥处理的条件为：于20～180℃下，干燥1h～10d；
优选的，所述活化处理的条件为：于400～1000℃，活化30min～12h；
优选的，所述浸渍处理还可采用喷淋处理代替。
本发明中所述的“浸渍处理”可采用常压过量浸渍法、常压等体积浸渍法、负压过量浸渍法和负压等体积浸渍法中的一种。常压过量和等体积浸渍法是在大气压环境下，支撑骨架材料浸入浸渍液中；负压过量和等体积浸渍法是把支撑骨架材料置于密封容器中，首先抽取密封容器内部气体，形成真空或近似真空环境，然后注入浸渍液。常压浸渍工艺简单，便于实现；负压浸渍工艺较复杂，但利于把支撑骨架材料微孔中气体排出，便于浸渍液进入支撑骨架材料的超细微孔中，增加支撑骨架材料微孔利用率，提高负载材料的有效负载量。过量浸渍法指浸渍液用量超过支撑骨架材料完全浸润所需量，浸渍完成后浸渍料需要从溶液中捞出；等体积浸渍法指浸渍液用量与支撑骨架材料吸液量相等，两者混合浸渍后，直接形成浸渍料。过量浸渍法工艺相对简单，对工艺控制参数要求较少，但生产效率较低；等体积浸渍法对配比参数要求更高，但便于实现连续工业生产，利于生产的复合材料性能稳定。
本发明还提供了一种较优的复合材料制备方法，包括以下步骤：
(1)支撑骨架材料预处理
支撑骨架材料为可膨胀石墨时，必须在200～1000℃温度下无氧或低氧环境中进行膨胀预处理，以实现石墨的多孔化；支撑骨架材料为多孔金属时，可以对氧化金属层进行去除预处理，提高浸渍液的负载强度。多孔骨架材料主要有四个功能：第一，提供微观孔隙结构丰富的支撑骨架结构，维持良好的传质能力；第二，较高的比表面积，提供较高的负载面积，增加负载量和分散的均匀性；第三，较高的导热系数，实现复合吸附剂良好的传热能力；第四，强导电性，实现复合材料良好的电子迁移能力。当然对导热和导电能力要求不高的吸附剂，也可不采用高导热或强导电多孔骨架材料，如蛭石、硅胶等。
(2)浸渍液制备
在常温～120℃下，把所述的糖、负载材料和辅料溶于溶剂中，并搅拌均匀，该过程主要考虑负载材料及糖的溶解度确定浸渍液配置温度。本步骤主要实现负载材料和糖的高度分散，糖主要是为了提供用于活化的碳源。
(3)浸渍
支撑骨架材料置入浸渍液中，浸渍时间为1min～48h之间，浸渍温度为常温～120℃，然后形成浸渍料。本步骤主要实现糖及负载材料在支撑骨架材料的孔隙壁面均匀分散。
(4)干燥
浸渍料干燥，干燥温度常温～220℃，干燥时间为1h～10天；本过程主要去除大部分或全部溶剂，实现糖及负载材料均匀的以膜状结构初步固化于支撑骨架材料的孔隙壁面，强化骨架材料和负载材料之间的换热，微观换热得以增强。
(5)活化
在无氧或低氧环境中活化，活化温度为400～1000℃，活化时间为30min～12h，获得复合材料；本过程利用部分负载材料脱水性、糖高温碳化机制以及部分气氛如水蒸气、二氧化碳对碳活化作用完成糖类分解碳化，受支撑骨架材料孔隙壁面能与熔融态糖的表面张力相互作用，糖膜形成碳微球和/或碳膜，炭原子间嵌合负载材料，形成复合材料，克服了受限多孔骨架材料比表面积，单分子层分散方法负载量偏小，高密度负载抗衰减能力差等弊端。本步骤高温环境可以由高温炉、微波炉等提供。
其中，所述的复合材料由支撑骨架材料、碳微球和/或碳膜和复合材料组成，碳微球和碳膜中炭原子中镶嵌复合材料微粒和/或分子，平均粒径和/或厚度1nm～0.1mm，复合材料平均粒径一般低于10μm。复合材料还可包括辅料，均匀分散在碳微球和/或碳膜，但是在未添加辅料或者辅料在制备过程分解时，最终的复合材料并不存在所添加辅料。
所述的复合材料原料各组分配比如下：以负载材料质量为基准，溶剂为其质量0.1～100倍，支撑骨架材料为其质量0.1～100倍，糖为其质量0.01～100倍，辅料为其质量0～2倍；以负载材料摩尔量为基准，糖中含碳摩尔量为其0.5-6倍；所述的溶剂为水和醇类的至少一种；所述的负载材料必须可溶于溶剂，或可形成均匀的悬浊液，例如LiCl、BaCl2、CaBr2、NaBr、KBr、LiBr、PbCl2、LiCl、CaCl2、MnCl2、BaCl2、SrCl2、CoCl2、MgCl2、PbCl2、NiCl2、FeCl3、CuCl2、CuCl2、AgNO3、ZnCl2、Na2SO4等；所述的糖为单糖、二糖、多糖的至少一种，例如葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖、淀粉等，必须可溶于溶剂；所述的支撑骨架材料为可膨胀石墨、氧化铝、多孔石墨、多孔纤维、活性炭纤维、泡沫碳、活性炭、石墨纤维、多孔金属、多孔陶瓷、分子筛、硅胶的至少一种，提供一个导热传质的骨架结构；所述的辅料包括负载材料的抗结剂、分散剂。负载材料的抗结剂主要是抑制复合材料高温活化过程的可能出现的团聚现象，也可抑制复合材料的长期衰减性，比如二氧化硅、磷酸三钙等。分散剂主要提高复合材料的分散度和浸渍均匀度，比如CuCl2里添加柠檬酸铵，可以提高其分散度。辅料只是根据需要添加，并非必须添加原料。
本发明所述的复合材料制备步骤(3)浸渍过程也可利用浸渍液喷淋支撑骨架材料来实现该过程，喷淋时间为1分钟～24小时之间，浸渍温度为常温～120℃，采用喷淋过程更适合工业化生产，可伴随机械搅拌过程，使得浸渍过程更均匀。
本发明所述的浸渍过程可采用常压过量浸渍法、常压等体积浸渍法、负压过量浸渍法和负压等体积浸渍法中的一种。常压过量和等体积浸渍法是在大气压环境下，支撑骨架材料浸入浸渍液中；负压过量和等体积浸渍法是把支撑骨架材料置于密封容器中，首先抽取密封容器内部气体，形成真空或近似真空环境，然后注入浸渍液。常压浸渍工艺简单，便于实现；负压浸渍工艺较复杂，但利于把支撑骨架材料微孔中气体排出，便于浸渍液进入支撑骨架材料的超细微孔中，增加支撑骨架材料微孔利用率，提高负载材料的有效负载量。过量浸渍法指浸渍液用量超过支撑骨架材料完全浸润所需量，浸渍完成后浸渍料需要从溶液中捞出；等体积浸渍法指浸渍液用量与支撑骨架材料吸液量相等，两者混合浸渍后，直接形成浸渍料。过量浸渍法工艺相对简单，对工艺控制参数要求较少，但生产效率较低；等体积浸渍法对配比参数要求更高，但便于实现连续工业生产，利于生产的复合材料能稳定。
本发明所述的复合材料制备方法，其特征还在于支撑骨架材料、浸渍料或复合材料可在任何步骤前后，通过粘结、压制、裁剪至少一种方法加工成型，其中粘结与压制可以同时应用于粉末或小颗粒的支撑骨架材料、浸渍料或复合材料，粘结还可以应用于块状材料连接，裁剪主要处理大块材料，该步骤的目的是使得复合材料达到需求的形状，可以采用三种方法中的一种、两种或三种。
本发明所述的复合材料制备方法，成型后的复合材料可以通过粘结、钎焊方法至少一种固定到换热界面，强化传热。这里粘结所用粘结剂尽量采用导热能力较好的导热胶，以便获得较好的传热效果。此外，需要考虑复合材料工作温度与导热胶、钎料的工作温度匹配，以及真空钎焊温度对复合吸附剂的影响，以防止过高的焊接温度对复合材料微观结构的破坏。
本发明所述的复合材料制备方法，在粘结或压制成型过程，可先添加导热材料到支撑骨架材料、浸渍料或复合材料，然后成型，进一步强化吸附剂内部传热。所述的导热材料主要是添加石墨、铜、铁、铝、碳化硅、氧化铝、氮化铝等粉末或丝网材料。
本发明所述的复合材料制备方法的成型过程中，支撑骨架材料、浸渍料或复合材料可以直接成型于换热壁面，通过挤压、粘结、钎焊方法至少一种实现换热面的紧密接触。与前面所述的成型后的吸附剂粘结或钎焊于换热界面相比，这里对导热胶或钎料的要求更高，导热胶的耐热温度、钎料的焊接温度必须低于活化温度。
本发明还提供了采用任一上述的方法制备的复合材料。
本发明还提供了一种吸附式制冷装置，包括任一上述的复合材料。
本发明还提供了一种变压分离器，包括任一上述的复合材料。
本发明还提供了一种热泵，包括任一上述的复合材料。
本发明还提供了一种吸附式除湿装置，包括任一上述的复合材料。
本发明还提供了一种电池装置，包括任一上述的复合材料。
本发明还提供了一种储氢装置，包括任一上述的复合材料。
本发明中上述的复合材料皆可用于电池、环保、吸附式除湿、空调、制冷、热泵、变压分离提纯及储氢制造等领域，皆获得了较优的效果，达到或优于该行业相关的国际或国家标准。
本发明的有益效果
(1)本发明制备工艺较为简单，便于成型，原料易得且来源广泛，生产方式灵活可控，利于工业化生产；本发明制备的复合材料由支撑骨架材料、碳微球和/或碳膜和负载材料组成，负载材料包括盐、电极材料和物理吸附剂，碳微球和/或碳膜牢固附着在支撑骨架材料孔隙壁面，碳球平均粒径为10nm～0.05mm，碳膜的平均厚度在1nm～0.1mm，负载材料均匀分布在碳微球和/或碳膜中，其平均粒径至少低于10μm，实现了负载材料直接嵌合在炭原子之间，抗团聚失活能力明显增强，有效提高使用寿命；复合材料打破了原有骨架材料的比表面积限制，能够在提高负载量的前提下，有效提高复合材料的比表面积，强化吸附、反应或电子迁移速率；复合材料便于通过挤压、粘结或钎焊方法实现吸附剂与换热壁面的紧密接触，有效降低两者间接触热阻。所述制备方法工艺较简单，易成型，便于工业化生产。
(2)本发明所获复合材料实现了负载材料在碳微球和/或碳膜均匀分散，负载量大，宏观及微观传热传质都获得明显强化。
(3)本发明所获复合材料打破了原有骨架材料的比表面积限制，能够在提高负载量的前提下，有效提高复合材料的比表面积，强化吸附、反应或电子迁移速率。
(4)本发明所获复合材料实现了负载材料直接嵌合在炭原子之间，抗团聚失活能力明显增强，有效提高使用寿命。
(5)本发明的复合材料可以活化前后挤压、粘结或钎焊到换热器的换热壁面，方式灵活方便，能够有效降低吸附剂与换热器之间接触热阻。
(6)本发明的复合材料结构简单、导热及电子迁移效率高、实用性强，易于推广。
附图说明
图1石墨-碳微球-氯化钙复合材料SEM；
图2石墨-碳膜-氯化钙复合材料SEM图片及EDS分析；
图3石墨-碳膜-氯化钙复合材料以及氯化钙吸附循环1000次后SEM；其中，A是石墨-碳膜-氯化钙复合材料吸附循环1000次后SEM；B是氯化钙吸附循环10次后SEM；
图4石墨-碳微球-氯化钙复合材料以及纯氯化钙吸/脱氨动力学对比。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例1
本实施例中，负载材料为24g氯化钙，支撑骨架材料为6g可膨胀石墨，溶剂为100ml水，糖为6.16g蔗糖；在700℃无氧环境下加热2分钟，将可膨胀石墨处理为膨胀石墨；把氯化钙和蔗糖溶解于50℃的水中，并搅拌均匀，获得浸渍液；采用常压等体积浸渍法，将石墨浸渍于浸渍液1h，浸渍温度为55℃，然后形成浸渍料；在120℃下，鼓风干燥浸渍料12h；550℃的温度下，浸渍料在二氧化碳气氛中活化2.5h，然后取出在干燥皿中冷却至常温，即获得粉末状复合材料。该复合材料可用来吸附甲醇、乙醇、氨气及水。该型复合材料的支撑骨架为膨胀石墨，如附图1所示，SEM显示壁面形成平均粒径约100nm碳微球，氯化钙均匀负载在碳微球。XRD分析，未看到氯化钙的衍射峰。氯化钙含量约为80％。该粉末吸附剂也可在模具中挤压成型，密度为520kg/m3，通过导热固化胶粘结在换热壁面上，接触热阻为10-4㎡·K/W量级。如附图4所示，在相同测试状态下，完成80％最大吸附量的吸附/脱附时间仅为纯氯化钙的1/5。
实施例2
本实施例中，负载材料为24g氯化钙，支撑骨架材料为6g可膨胀石墨，溶剂为100ml水，糖为12g葡萄糖；在800℃无氧环境下加热2分钟，将可膨胀石墨处理为膨胀石墨；把氯化钙和蔗糖溶解于50℃的水中，并搅拌均匀，获得浸渍液；采用常压等体积浸渍法，将石墨浸渍于浸渍液1h，浸渍温度为55℃，然后形成浸渍料；在120℃下，鼓风干燥浸渍料12h；650℃的温度下，浸渍料在氮气气氛中活化1.5h，然后取出在干燥皿中冷却至常温，即获得粉末状复合材料。该复合材料可用来吸附甲醇、乙醇、氨气及水。该型复合材料的支撑骨架为膨胀石墨，如附图2所示，SEM显示其内部膨胀石墨二级孔隙壁面形成平均厚度约50nm的碳膜，氯化钙含量约为75％，EDS分析表明氯化钙均匀嵌入碳原子中。从附图3可以看出，经过1000次吸附后，该型复合材料微观结构并未出现明显变化，抗衰减能力优越，而纯氯化钙仅十次吸附就出现团聚结块。
实施例3
本实施例中，负载材料为60g溴化锂，支撑骨架材料为50g泡沫铜，溶剂为50ml水，糖为20g支链淀粉；泡沫铜裁剪为需要形状，并做去除氧化层处理；把溴化锂和淀粉溶解于常温水中，并搅拌均匀，获得浸渍液；采用常压过量浸渍法，浸渍温度80℃，该温度使得淀粉糊化，将泡沫铜浸渍于浸渍液1h，然后捞出形成浸渍料；在常温下，通风干燥2d；浸渍料与换热壁面涂上熔点350℃钎料，并压紧，在450℃的温度下，置入真空炉中1h，同时完成活化和真空钎焊过程，形成复合材料-换热器一体化制备，其接触热阻为10-5～10-6㎡·K/W量级。该型复合材料主要用于除湿。
实施例4
本实施例中，负载材料为30g一氧化硅，支撑骨架材料为石墨，溶剂为100ml水，糖为10g葡萄糖；把一氧化硅和葡萄糖溶解于50℃水中，并搅拌均匀，获得悬浊浸渍液；采用负压等体积浸渍法，浸渍温度60℃，浸渍时间2h，然后形成浸渍料；浸渍料120℃真空干燥24h；500w功率下，浸渍料在微波炉氮气气氛活化12min，温度低于1000℃，然后取出在干燥皿中冷却至常温，直接无氧环境压制成型。该复合材料可用来做锂电池负极。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (24)

1.一种复合材料，其特征在于，包括：
支撑骨架；
位于所述支撑骨架上的碳微球和/或碳膜；
分散在所述碳微球和/或碳膜中的负载材料；
所述复合材料的具体制备方法为：
将预处理后的支撑骨架浸渍于糖、负载材料的混合溶液中，干燥、形成膜；活化，膜碳化为碳微球和/或碳膜即得复合材料。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述支撑骨架孔隙壁厚的平均厚度为0.3nm～1mm。
3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述碳微球的平均粒径为10nm～0.05mm。
4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述膜的平均厚度为1nm～0.05mm。
5.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述负载材料平均粒径低于10μm。
6.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述支撑骨架的材料为氧化铝、多孔石墨、多孔纤维、泡沫碳、活性炭、多孔金属、多孔陶瓷、蛭石、石墨烯或硅胶中的至少一种。
7.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述负载材料：盐为BaCl2、CaBr2、NaBr、KBr、LiBr、LiCl、CaCl2、MnCl2、BaCl2、SrCl2、CoCl2、MgCl2、PbCl2、NiCl2、FeCl3、CuCl2、ZnCl2、AgNO3或Na2SO4中一种或多种的组合，电极材料为TiO、氮化物、锡基氧化物、锡合金、金属间化合物、钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂中一种或多种的组合，物理吸附材料为储氢合金、沸石分子筛或有机金属骨架材料。
8.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的多孔支撑骨架、负载材料的质量比为0.5～9：1。
9.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的碳微球和/或碳膜中碳摩尔量与负载材料摩尔量比为0.05～6：1。
10.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的接触热阻为10-6～10- 4m2·K/W。
11.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的糖中的碳摩尔量与负载材料摩尔量比为0.5～6：1。
12.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述糖为单糖、二糖、多糖的至少一种。
13.如权利要求12所述的复合材料，其特征在于，所述糖为葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖或淀粉中的一种或多种的组合。
14.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述糖、负载材料的混合溶液还包括负载材料的抗结剂和/或分散剂。
15.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述预处理的具体操作步骤为：在200～1000℃下、无氧或低氧环境中对支撑骨架进行膨胀。
16.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述糖、负载材料的混合溶液的配制方法为：于20～120℃下，将糖、负载材料混合均匀。
17.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述浸渍处理的条件为：于20～120℃下，浸渍1min～48h。
18.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述干燥处理的条件为：于20～220℃下，干燥1h～10d。
19.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述活化处理的条件为：于100～1000℃，活化30min～12h。
20.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述浸渍处理还可采用喷淋处理代替。
21.一种吸附式制冷装置，其特征在于，包括权利要求1-20任一项所述的复合材料。
22.一种变压分离器，其特征在于，包括权利要求1-20任一项所述的复合材料。
23.一种热泵，其特征在于，包括权利要求1-20任一项所述的复合材料。
24.权利要求1-20任一项所述的复合材料在电池、环保、除湿、制冷、变压分离提纯、储氢，或空调、热泵制造中的应用。
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