一种疏水石墨烯气凝胶的制备方法及其应用技术

一种疏水石墨烯气凝胶的制备方法及其应用，属于石墨烯气凝胶领域，可解决现有疏水性的石墨烯气凝胶材料的制备成本高、结构强度差等问题，本发明专利技术采用水热反应法，采用价廉易得的糖类交联剂，添加有机辅助剂，以及三甲基氯硅烷等高效价廉的改性剂，通过常压干燥和微波退火法，得到疏水亲油的石墨烯气凝胶材料。经扫描电子显微镜成像可见该材料结构是由薄层石墨烯立体交联形成的薄壁多孔材料。该材料的合成工艺明确、合成时间短、成本低、无重金属和有机污染物、结构强度高，能承受自身质量一百倍以上的重压。该材料具备超疏水性，经实验测定接触角最高达150°以上。可用于空气中、水中的挥发性有机物的防护、去除，以及其他油水分离应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水石墨烯气凝胶的制备方法及其应用
本专利技术属于石墨烯气凝胶
，具体涉及一种疏水石墨烯气凝胶的制备方法及其应用。
技术介绍
石墨烯气凝胶是一种新型多孔材料，其合成方法通常需要使用氧化石墨烯作为反应前体原料，加入交联剂（也称为还原剂）后，在50-100℃下交联剂与氧化石墨发生共聚反应，得到石墨烯薄层立体组装而成的超轻多孔材料。为了使石墨烯气凝胶具备较高的强度，以及能够应用于油水分离、环境污染物防护控制等领域，可将石墨烯气凝胶进行高温退火处理，除去石墨烯气凝胶材料表面残留的羟基或其他亲水性基团。然而，高温退火工艺较为复杂且苛刻，高达500-900℃的高温处理延长了材料加工生产流程，由于处理成本升高导致石墨烯气凝胶的应用经济型较差。近年来，有报道在氧化石墨烯的聚合反应过程中加入甲基三氯硅烷等物质来增加疏水烷基的数量，但该方法存在显著缺陷：不仅合成成本大幅上升，硅烷偶联剂还容易与氧化石墨烯提前发生大规模的修饰反应，导致氧化石墨烯的自聚合反应不完全，最终的石墨烯气凝胶复合材料结构强度较差。此外，现有的石墨烯气凝胶合成方法耗时过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种疏水石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n第一步，在室温下，将氧化石墨烯、去离子水、有机溶剂、交联剂按比例混合，搅拌5-10min，超声处理30min以上，得到均一的混合分散液；/n第二步，将混合分散液用氢氧化钠溶液调整pH至8-10后，转入水热反应釜中，置于120-140℃反应2-3h，反应结束后，冷却至室温，得到石墨烯水凝胶；/n第三步，向水热反应釜中加入硅烷偶联剂溶液，将石墨烯水凝胶全部浸没，将水热反应釜的内胆放置在圆周摇床上以150-200rpm的转速混匀3-6h，得到均匀渗入硅烷偶联剂的石墨烯水凝胶，封闭水热反应釜，在60-100℃下继续反应2-3h，得到硅烷...

【技术特征摘要】
1.一种疏水石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，在室温下，将氧化石墨烯、去离子水、有机溶剂、交联剂按比例混合，搅拌5-10min，超声处理30min以上，得到均一的混合分散液；
第二步，将混合分散液用氢氧化钠溶液调整pH至8-10后，转入水热反应釜中，置于120-140℃反应2-3h，反应结束后，冷却至室温，得到石墨烯水凝胶；
第三步，向水热反应釜中加入硅烷偶联剂溶液，将石墨烯水凝胶全部浸没，将水热反应釜的内胆放置在圆周摇床上以150-200rpm的转速混匀3-6h，得到均匀渗入硅烷偶联剂的石墨烯水凝胶，封闭水热反应釜，在60-100℃下继续反应2-3h，得到硅烷偶联剂疏水改性的石墨烯水凝胶；
第四步，将硅烷偶联剂疏水改性的石墨烯水凝胶倒出，并常规干燥，得到石墨烯气凝胶，将石墨烯气凝胶在微波反应器中，功率300-600W，在空气或氮气氛围下加热处理30-180s，进行快速退火处理，得到高度疏水亲油的石墨烯气凝胶。


2.根据权利要求1所述的一种疏水石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于：第一步中所述氧化石墨烯、去离子水、有机溶剂、交联剂的比例为：每100mL混合分散液中氧化石墨烯浓度为5-12mg/mL、有机溶剂占混合分散液的体积份数为10-20%、交联剂0.2-1.0g。


3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦君，李小梅，冯锋，田利军，苏铭，高磊，辛智慧，
申请(专利权)人：山西大同大学，大同煤矿集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西;14