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自然干燥石墨烯气凝胶的制备过程、性质与网络结构
发布时间:2021-04-29     作者:yyp   分享到:

采用一定干燥方法,将湿凝胶中的液体被气体所取代,同时凝胶的网络结构基本保留不变,这样所得的材料都称为 气凝胶 Aerogel)。在众多石墨烯组装体结构中,石墨烯气凝胶(Graphene Aerogel)是*引人注目的结构之一。目前,三维石墨烯气凝胶宏观体的制备过程需要采用高成本、低产出以及难操作的冷冻干燥技术或者超临界干燥技术,将石墨烯水凝胶中的溶剂去除得到*终的气凝胶结构,这*大程度上限制了石墨烯气凝胶超材料的大规模和大尺度生产及应用。另外,在干燥后,石墨烯气凝胶通常失去弹性,限制了它在诸多领域的应用。

通过调节石墨烯气凝胶结构的初始刚度以及溶剂蒸发的毛细应力,成功实现了该材料的自然干燥制备(常温常压下蒸发样品所含溶剂并保持其体积不收缩、结构不坍塌)。石墨烯气凝胶的制备过程如下:(1)他们利用乙二胺为还原剂、硼砂为增强剂,通过水热法制备了还原石墨烯(rGO)水凝胶(这种方法rGO凝胶的体积收缩很小);(2) rGO水凝胶在乙醇/水的混合溶剂进行透析以提纯;(3)rGO凝胶在-10℃条件下预冻12h;(4)*后预冻的凝胶在自然条件下干燥24h就可以成功制备石墨烯的气凝胶(如图1.)。如图1和图2可以发现,GO浓度、还原时间、乙醇/水比例、预冻温度等都对气凝胶的形态和性质有很大的影响,其网络结构如图2c所示。

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二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)气凝胶

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SiO2气凝胶

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石墨烯/聚漆酚复合气凝胶

纳米孔超级绝热材料气凝胶

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Pt-Ag基三维气凝胶

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包敷型聚酰亚胺增强二氧化硅气凝胶

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