[发明专利]一种石墨烯复合气凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合气凝胶的制备方法，首先将氧化石墨烯分散于去离子水中形成氧化石墨烯分散液；将某一添加成分分散于去离子水中形成该添加成分的分散液；经超声分散或搅拌后得到该添加成分与氧化石墨烯的均匀分散液；加入还原剂加热进行化学还原法还原，得到含有该添加成分的石墨烯复合水凝胶；重复得到含有另一添加成分的氧化石墨烯均匀分散液；并得到的石墨烯复合水凝胶的外围包裹上含有另一添加成分的石墨烯复合水凝胶；经过去杂干燥处理后得到同轴电缆型石墨烯复合水凝胶。利用该方法制备出的石墨烯复合气凝胶可复合石墨烯与添加的多种组分的优点，从而使石墨烯气凝胶具有多种特性和功能。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯复合气凝胶的制备方法。

背景技术

目前，石墨烯气凝胶是以石墨烯为主体的三维多孔网络结构，它具有石墨烯的纳米特性和气凝胶的宏观结构，具有很强的机械强度、电子传导能力和传质速率，多孔的网络结构还使它具有极大的比表面积和孔隙率、高的比表面积、超轻的密度，因而近年来受到了多领域的关注，在吸附、工业催化、环保、能源等领域具有广泛的应用。

为扩展石墨烯气凝胶的应用，现有技术利用各种方法制备出了含有不同组分的石墨烯复合气凝胶，如填充碳纳米管的石墨烯气凝胶、氮掺杂的石墨烯气凝胶、片状MoS₂/石墨烯复合气凝胶、氮化铁掺杂的石墨烯气凝胶等，这些石墨烯气凝胶虽然显示出了不同的功能或特性，但是由于气凝胶中含有的组分种类较少，存在着功能或特性单一的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯复合气凝胶的制备方法，利用该方法制备出的石墨烯复合气凝胶可复合石墨烯与添加的多种组分的优点，从而使石墨烯气凝胶具有多种特性和功能。

一种石墨烯复合气凝胶的制备方法，所述方法包括：

步骤1、将氧化石墨烯分散于去离子水中形成氧化石墨烯分散液；

步骤2、按照实际需要将某一添加成分分散于去离子水中形成该添加成分的分散液；

步骤3、将步骤1和2所得到的分散液混合，经超声分散或搅拌后得到该添加成分与氧化石墨烯的均匀分散液；

步骤4、将步骤3得到的均匀分散液放入反应容器中，并加入还原剂加热进行化学还原法还原，得到含有该添加成分的石墨烯复合水凝胶；

步骤5、重复步骤1和2，得到含有另一添加成分的氧化石墨烯均匀分散液；

步骤6、将步骤4得到的石墨烯复合水凝胶放入步骤5的氧化石墨烯均匀分散液中，加入还原剂继续加热进行化学还原法还原，从而在步骤4得到的石墨烯复合水凝胶的外围包裹上含有另一添加成分的石墨烯复合水凝胶；

步骤7、重复步骤5和6，得到同轴电缆型的石墨烯复合水凝胶；

步骤8、将步骤7得到的同轴电缆型石墨烯复合水凝胶放入去离子水或氨水中，浸泡后去除反应残余杂质；

步骤9、将去除反应残余杂质后的石墨烯复合水凝胶进行冷冻干燥或超临界干燥，得到干燥后的同轴电缆型石墨烯复合水凝胶。

所述步骤2和步骤5中的添加成分包括金属、金属氧化物及多元金属氧化物、金属卤化物、无机碳材料、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐中的任意一种或几种。

在所述步骤3中，所述超声分散的超声功率40-1000W，超声频率20-80KHz；

所述搅拌为磁力搅拌或机械搅拌，转速为40-4000转/分。

在所述步骤4和6所加入的还原剂为亚硫酸氢钠、抗坏血酸、抗坏血酸钠、水合肼、葡萄糖、硼氢化钠、氢碘酸、乙二胺中的一种或多种。

在所述步骤8中的氨水质量浓度为5-28％，浸泡时间为1-10天。