[发明专利]基于石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫的分层复合材料结构

权利要求书

1.一种分层复合材料结构，其包括开孔石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫，其中所述类石墨烯泡沫中的类石墨烯材料是超薄石墨或还原的氧化石墨烯，其中所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫被涂布有导电聚合物的缠结的纳米纤维构架，并且其中所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫的至少10％v/v的孔的中空被填充有所述导电聚合物的缠结的纳米纤维构架。

2.根据权利要求1所述的分层复合材料结构，其中所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫的从10％至90％v/v的孔的中空被填充有所述导电聚合物的缠结的纳米纤维构架。

3.根据权利要求1所述的分层复合材料结构，其中所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫的从10％至50％v/v的孔的中空被填充有所述导电聚合物的缠结的纳米纤维构架。

4.根据权利要求1-3所述的分层复合材料结构，其中所述开孔石墨烯泡沫中的石墨烯是单层、双层或具有从3至20层单原子石墨烯的多层。

5.根据权利要求1-3所述的分层复合材料结构，其中所述类石墨烯泡沫中的开孔类石墨烯材料具有从21至300层的单原子石墨烯，或还原的氧化石墨烯。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的分层复合材料结构，其中所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫的结构具有范围为从200至500μm的平均直径的孔。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的分层复合材料结构，其中由所述导电聚合物的缠结的纳米纤维构架形成的孔具有范围为从50至500nm的平均直径。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的分层复合材料结构，其中所述导电聚合物的缠结的纳米纤维构架中的所述纳米纤维具有在5和200nm之间的平均直径。

9.根据权利要求8所述的分层复合材料结构，其中所述导电聚合物选自：聚苯胺、聚吡咯、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因、聚噻吩、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚苯硫醚、聚芴、聚亚苯基、聚芘、聚聚萘、聚乙炔、聚亚苯基-1,2-亚乙烯基和其衍生物。

10.根据权利要求9所述的分层复合材料结构，其中所述导电聚合物是聚苯胺。

11.用于制备权利要求1-10中限定的分层复合材料结构的方法，所述方法包括：

a)提供具有开孔结构的石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫；

b)使所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫浸入电解质溶液中，其中所述电解质溶液包括导电材料或其前体和任选地抗凝结剂；

c)去除浸入所述电解质溶液中的所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫中捕集的空气，和如果在步骤b)中没有添加抗凝结剂，则添加抗凝结剂；

d)使所述导电材料或由其前体形成的所述导电材料电沉积在所述电解质溶液中的所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫上，从而形成涂布所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫并且部分地填充所述石墨烯泡沫或类石墨烯泡沫的孔的中空的导电材料的缠结的纳米纤维构架。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述导电材料的前体是所述导电材料的前体单体。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述前体单体是苯胺。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述抗凝结剂是醇。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述抗凝结剂是甲醇。

16.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中进行所述电沉积，施加在0.65和0.85V之间的连续电势。

17.一种包括根据权利要求1-10所述的分层复合材料结构的电极。