The invention relates to a method for preparing reduced graphene oxide aerogels by hydrothermal reduction of water vapor, which belongs to the aerogel preparation technology field. Based on the preparation of graphene oxide water dispersions, the preparation of graphene oxide aerogels is first prepared by freeze drying method, and then reduced graphene oxide aerogels are prepared by steam hydrothermal method. The reduced graphene oxide aerogel prepared by the invention combines the excellent conductivity of graphene, the light and porous characteristics of aerogels, and the multiple advantages of low energy consumption and no pollution of steam and hydrothermal reduction technology. The vacuum freeze-drying method used in the invention has the advantages of simple operation, mild conditions, low cost and easy enlargement of the process. The prepared graphene oxide aerogels can be widely used in oil-water separation, organic pollutants adsorption, supercapacitors, batteries, sensing and other fields.
【技术实现步骤摘要】
一种还原氧化石墨烯气凝胶及其水蒸气水热还原制备方法
本专利技术属于气凝胶制备
,具体涉及一种以氧化石墨烯为原料,通过冷冻干燥和水蒸气水热还原制备的还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法。制备的还原氧化石墨烯气凝胶可广泛应用于油水分离、有机污染物吸附、超级电容、电池、传感等领域。
技术介绍
气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结而构成的一种结构可控的轻质多孔性固态材料。微观网络结构具有丰富的孔洞,提供了大的比表面积,它具有广阔的应用前景,已被用于声阻抗耦合材料、催化剂或催化剂载体、吸附剂、过滤材料、高温隔热材料及高性能可逆电池材料,近期吸引了越来越多的学者的研究兴趣。石墨烯是一种新型碳材料,它是由平面的单层碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂窝状晶格的平面结构,只有一个碳原子厚度,是世界上现在已知的最薄的材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s,比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6Ω·cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。其优良的机械性能,超高的比表面积,较好的热传导能力,高的电子传导能力使其在超级电容、传感器、组织支架、药物传导和太阳能电池等领域成为研究的热点。近年来,研究人员对其在各种应用领域进行了许多尝试 ...
【技术保护点】
1.一种水蒸气水热还原制备还原氧化石墨烯气凝胶的方法,其步骤如下:1)石墨烯氧化物水分散液的制备:用改良的Hummers法制备得到石墨烯氧化物水分散液;2)石墨烯氧化物气凝胶的制备:将步骤1)制备得到的石墨烯氧化物水分散液先浓缩至5~20mg/mL浓度,再用水稀释到3~10mg/mL浓度,然后将稀释液置于器皿中进行冷冻,随后将冷冻的样品再进行真空冷冻干燥,从而制备得到棕色的石墨烯氧化物气凝胶;3)还原氧化石墨烯气凝胶的制备:将步骤2)得到的石墨烯氧化物气凝胶连同器皿一起放置于聚四氟乙烯高压反应釜中,并在耐高温器皿与聚四氟乙烯高压反应釜之间的间隙中加入水溶液、不易挥发的盐溶液、不易挥发的碱溶液或不易挥发的酸溶液,加热进行水蒸气水热反应,反应完成后取出样品,室温真空干燥并脱模,得到黑色的还原氧化石墨烯气凝胶。
【技术特征摘要】
1.一种水蒸气水热还原制备还原氧化石墨烯气凝胶的方法,其步骤如下:1)石墨烯氧化物水分散液的制备:用改良的Hummers法制备得到石墨烯氧化物水分散液;2)石墨烯氧化物气凝胶的制备:将步骤1)制备得到的石墨烯氧化物水分散液先浓缩至5~20mg/mL浓度,再用水稀释到3~10mg/mL浓度,然后将稀释液置于器皿中进行冷冻,随后将冷冻的样品再进行真空冷冻干燥,从而制备得到棕色的石墨烯氧化物气凝胶;3)还原氧化石墨烯气凝胶的制备:将步骤2)得到的石墨烯氧化物气凝胶连同器皿一起放置于聚四氟乙烯高压反应釜中,并在耐高温器皿与聚四氟乙烯高压反应釜之间的间隙中加入水溶液、不易挥发的盐溶液、不易挥发的碱溶液或不易挥发的酸溶液,加热进行水蒸气水热反应,反应完成后取出样品,室温真空干燥并脱模,得到黑色的还原氧化石墨烯气凝胶。2.如权利要求1所述的一种水蒸气水热还原制备还原氧化石墨烯气凝胶的方法,其特征在于:步骤2)所述的冷冻的温度为-20℃~-196℃,冷冻的时间为0.5~20小时。3.如权利要求1所述的一种水蒸气水热还原...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙航,商殷兴,秦蓁,李致远,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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