[发明专利]一种亲疏水性可调的石墨烯/粘土复合弹性气凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯/粘土复合弹性气凝胶，其特征在于，所述气凝胶以石墨烯气凝胶为基体，亲水粘土为分散相；

所述亲水粘土附着在石墨烯气凝胶的泡孔壁表面；

所述气凝胶的密度为2～10mg cm^-3，孔径为10～100μm，水静态接触角为50°～120°。

2.根据权利要求1所述的气凝胶，其特征在于，所述亲水粘土选自凹凸棒土、钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、锂基蒙脱土、镁基蒙脱土和锂藻土中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的气凝胶，其中，所述气凝胶的密度为2.5～10mg cm^-3。

4.根据权利要求3所述的气凝胶，其中，所述气凝胶的密度为3.0～6.0mg cm^-3。

5.根据权利要求1-4任一项所述的气凝胶，其中，所述气凝胶在80％的压缩率下往复压缩10次后不会发生永久形变。

6.一种权利要求1-5任一项所述石墨烯/粘土复合弹性气凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将亲水粘土分散在去离子水中，得到粘土分散液；

(2)用Hummers法或改进的Hummers法制备氧化石墨烯分散液；

(3)将步骤(1)的粘土分散液加入到步骤(2)制备的氧化石墨烯分散液中，搅拌后得到氧化石墨烯/粘土混合分散液；

(4)将还原剂溶于步骤(3)制得的氧化石墨烯/粘土混合分散液中，加热、预冻、解冻和再次加热，得到石墨烯/粘土复合水凝胶；

(5)对步骤(4)制得的石墨烯/粘土复合水凝胶依次进行透析、冷冻干燥和热处理，得到所述的石墨烯/粘土复合弹性气凝胶。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，亲水粘土分散在去离子水中后，经超声分散和离心纯化，得到粘土分散液。

8.根据权利要求7所述的制备方法，步骤(1)中，超声分散的时间为10～30min；离心的速率为500～3000rpm；所述粘土分散液的浓度为4～20mg ml^-1。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氧化石墨烯分散液的浓度为4～13mg ml^-1。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，氧化石墨烯/粘土混合分散液的固含量为4～18mg ml^-1。

11.根据权利要求6所述的制备方法，其中，氧化石墨烯和亲水粘土的质量比为1：4～4：1。

12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，加热是在70～100℃下加热5～10min；预冻是在-50～-196℃下预冻30～60min；再次加热是在70～100℃下加热12～24h。

13.根据权利要求6所述的制备方法，步骤(4)中，所述还原剂选自抗坏血酸、抗坏血酸钠、巯基乙酸、乙二胺、对苯二胺和氨基酸中的至少一种。

14.根据权利要求6所述的制备方法，步骤(4)中，还原剂和氧化石墨烯的质量比为(2～10)：1。

15.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述透析的具体步骤如下：向所述石墨烯/粘土复合水凝胶中加入去离子水，浸泡2～24h后将水倒出，重复5～10次。