[发明专利]一种石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯气凝胶复合材料，其组分及质量份数分别为：石墨烯为100‑140份，铝纳米线为300‑450份，乙烯‑醋酸乙烯共聚物(EVA)为60‑110份，聚碳酸酯(PC)为80‑150份，硅烷偶联剂为10‑40份，分散剂为8‑30份。其中EVA中乙酸乙烯酯(VA)的质量分数为40‑60wt％；硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2‑乙基三甲氧基硅烷的其中一种；分散剂优选为聚乙二醇，分子量为400‑2000。本发明还提供了一种石墨烯气凝胶复合材料的制备方法，通过复合EVA和PC获得了弹性和力学性能优异的气凝胶复合材料，该制备方法步骤简单，反应条件容易实现。

技术领域

本发明涉及气凝胶复合材料领域，具体为一种石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯材料因其独特的二位纳米结构而具备了优异的导电性以及力学性能。而气凝胶是一种密度可与空气相媲美的固体物质形态，经干燥除去内部溶剂后可以基本保持其形状不变，且产物具有高孔隙率、低密度。石墨烯气凝胶继承了石墨烯和气凝胶高比表面积、高孔隙率、高电导率以及良好的热导率和力学性能等优点，可以直接应用于电池电极、吸附材料、催化剂载体、传感器等领域，使其在学术领域引起了科研工作者的极大关注和研究。尤其在传感器的应用方面，良好的弹性恢复能力和力学性能就显得尤其重要，而单一石墨烯气凝胶材料因其骨架网络太过单一导致其在这方面的性能较差，其各项性能指标在长时间的使用后会明显下降，因此在保证其良好的导电性的同时提升其力学性能和弹性成为了当下的急切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯气凝胶复合材料，其组分及质量份数分别为：石墨烯为100-140份，铝纳米线为300-450份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为60-110份，聚碳酸酯(PC)为80-150份，硅烷偶联剂为10-40份，分散剂为8-30份。

优选的，所述EVA中乙酸乙烯酯(VA)的质量分数为40-60wt％。

优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2-乙基三甲氧基硅烷的其中一种。

优选的，所述分散剂优选为聚乙二醇，分子量为400-2000。

本发明还提供了一种石墨烯气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯分散液与铝纳米线分散液按质量份数均匀混合，对混合液加热升温进行水热法还原氧化石墨烯的反应。

(2)对石墨烯-铝纳米线混合液-70至-55℃冷冻干燥12-36小时得到石墨烯-铝纳米线气凝胶。

(3)将EVA溶液、分散剂与硅烷偶联剂溶液按质量份数混合后得到弹性混合液，通过真空浸渍的方式将弹性混合液填入石墨烯-铝纳米线气凝胶中，浸渍完成后取出并在通风条件下烘干得到石墨烯-铝纳米线-EVA弹性气凝胶；再将PC溶液和分散剂按比例混合得到强度混合液，将强度混合液由真空浸渍的方式填入弹性气凝胶中，浸渍完成后取出并在通风条件下烘干得到所述石墨烯气凝胶复合材料。

优选的，所述EVA溶液与PC溶液的溶剂为挥发性良好的极性有机溶剂，更优选为三氯甲烷。

优选的，所述水热法还原氧化石墨烯的反应温度为60-85℃，时间为24-48小时。

优选的，所述真空浸渍的方式为先对气凝胶进行真空处理，再在气凝胶表面涂覆所述弹性混合液或强度混合液利用液压辅助吸收。

优选的，所述弹性混合液的浸渍时间为3-8min，所述强度混合液的浸渍时间为5-15min。

优选的，所述通风条件下烘干的温度为45-60℃，时间为30-120min。