The invention provides a graphene nanosheets / black phosphorus nitrogen / ionic liquid composite aerogels, including graphene 3D skeleton, and black phosphorus nano film supported on the graphene 3D skeleton and nitrogen containing ionic liquid, wherein the black phosphorus nanosheets by the nitrogen containing ionic liquid the package, the graphene / black phosphorus nanosheets / nitrogen containing ionic liquid composite aerogels with three-dimensional porous structure. The composite aerogels with high conductivity and high recovery, high elasticity, and has excellent stability, its rich black phosphorus products, expanding the scope of application of black phosphorus, is expected to be applied in energy (lithium ion battery aluminum ion battery, solar battery, etc.), water treatment, catalysis, photoelectric and the thermal field. The invention also provides a preparation method of the composite aerogel.
【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶及其制备方法
本专利技术涉及无机纳米材料制备
,特别是涉及一种石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶及其制备方法。
技术介绍
黑磷是一种新型的直接带隙二维材料,其带隙可从0.3eV(本体状态)到1.5eV(单层)通过层数进行调节,因此能够吸收从可见光到通讯用红外线范围波长的光,加之其较高的载流子迁移率(厚度为10nm时可高达1000cm2˙v-1˙s-1)和较高的通断比(104),其在半导体领域、光电以及光热等领域显示出极大的潜在优势。在实际应用中,黑磷需要被剥离成单层、少层或者多层黑磷(即磷烯)才能发挥其优异的光电和光热性能。目前,大多数研究报道都是基于二维黑磷纳米片或者黑磷量子点,暂未见任何关于黑磷气凝胶的研究报道。而二维黑磷纳米片和黑磷量子点多以粉末或者溶液的形式存在,这导致这些黑磷材料在使用后将无法回收再利用。此外,二维黑磷纳米片和黑磷量子点的稳定性问题依然是一个极其重要的研究课题。然而,如果黑磷能够形成三维结构,诸如凝胶/气凝胶、海绵状结构等,不仅能够解决黑磷的稳定性问题,而且能够充分发掘黑磷的潜在应用,诸如在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、铝离子电池、水处理、半导体、光电、光热、医学等领域中的应用。因此,开发一种基于黑磷的气凝胶显得非常重要。
技术实现思路
鉴于此,本专利技术第一方面提供了一种石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶,该复合气凝胶具有高弹性、高回复性和高导电性,且具有十分优异的稳定性,其丰富了黑磷的产品形式,拓展了黑磷的应用范围。第一方面,本专利技术提供了一种石墨烯/黑磷纳米 ...
【技术保护点】
一种石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶,其特征在于,包括石墨烯三维骨架、以及负载在所述石墨烯三维骨架上的黑磷纳米片和含氮离子液体,其中所述黑磷纳米片被所述含氮离子液体包裹,所述石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶具有三维多孔网状结构。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶,其特征在于,包括石墨烯三维骨架、以及负载在所述石墨烯三维骨架上的黑磷纳米片和含氮离子液体,其中所述黑磷纳米片被所述含氮离子液体包裹,所述石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶具有三维多孔网状结构。2.如权利要求1所述的石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶,其特征在于,所述石墨烯三维骨架与所述黑磷纳米片的质量比为1:(0.375-8);所述黑磷纳米片与所述含氮离子液体的质量比为1:(6.25-666.7)。3.如权利要求1所述的石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶,其特征在于,所述石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶的气孔率为70%-94%。4.如权利要求1所述的石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶,其特征在于,所述含氮离子液体的阳离子为咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、季铵盐类阳离子、吡咯类阳离子或哌啶类阳离子。5.如权利要求4所述的石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶,其特征在于,所述咪唑类阳离子的结构式如式(a)、(b)、(c)或(d)所示;式(a)中,R1、R2为氢原子、C1-20烷基或烯基,且所述R1、R2不同时为氢原子;式(b)中,R3、R4、R5为氢原子、C1-20烷基或烯基,且所述R3、R4、R5不同时为氢原子;式(c)中,R6、R7、R8为氢原子、C1-20烷基或烯基,且所述R6、R7、R8不同时为氢原子;式(d)中,R9、R10、R11、R12为氢原子、C1-20烷基或烯基,且所述R9、R10、R11、R12不同时为氢原子;所述吡啶类阳离子的结构式如式(e)所示:式(e)中:R13、R14为氢原子、C1-20烷基或烯基,且所述R13、R14不同时为氢原子;所述季铵盐类阳离子的结构式如式(f)所示:式(f)中,R15、R16、R17、R18独...
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