小时，之后 零下60°C条件下冷冻干燥20h，得到高比表面积的=维氧化石墨締气凝胶。
[0031] 实施例5
[0032] 将氧化石墨締粉末与去离子水溶液配制成浓度为6mg/ml的水溶液，超声分散0.5 个小时后，得到分散性良好的，稳定的氧化石墨締水溶液。将配置好的55mL氧化石墨締水 溶液放入水热反应蓋中，70°C恒温处理15小时，制备出S维自组装氧化石墨締柱状材料。 将制备好的=维自组装氧化石墨締柱状材料放入丙二醇溶液中置换，l〇〇°C，置换45小时， 之后零下70°C条件下冷冻干燥1她得到高比表面积的=维氧化石墨締气凝胶。
[0033] 实施例6
[0034] 将氧化石墨締粉末与去离子水溶液配制成浓度为6mg/ml的水溶液，超声分散0.5 个小时后，得到分散性良好的，稳定的氧化石墨締水溶液。将配置好的55mL氧化石墨締水 溶液放入水热反应蓋中，70°C恒温处理15小时，制备出S维自组装氧化石墨締柱状材料。 将制备好的=维自组装氧化石墨締柱状材料放入丙二醇溶液中置换，130°C，置换3小时， 之后零下70°C冷冻干燥27h，得到高比表面积的=维氧化石墨締气凝胶。
[0035] 实施例7
[0036] 将氧化石墨締粉末与去离子水溶液配制成浓度为8mg/ml的水溶液，超声分散5个 小时后，得到分散性良好的，稳定的氧化石墨締水溶液。将配置好的60mL氧化石墨締水溶 液放入水热反应蓋中，200°C恒温处理5小时，制备出S维自组装氧化石墨締柱状材料。将 制备好的=维自组装氧化石墨締柱状材料放入了二醇溶液中置换，120°C，置换5小时，之 后零下60°C冷冻干燥12化，得到高比表面积的=维氧化石墨締气凝胶。
[0037] 实施例8
[003引将氧化石墨締粉末与去离子水溶液配制成浓度为lOmg/ml的水溶液，超声分散1 个小时后，得到分散性良好的，稳定的氧化石墨締水溶液。将配置好的30mL氧化石墨締水 溶液放热反应蓋中，210°C恒温处理30小时，制备出=维自组装氧化石墨締柱状材料。将制 备好的=维自组装氧化石墨締柱状材料放入了二醇溶液中置换，20°C，置换168小时，之后 零下50°C冷冻干燥72h，得到高比表面的=维氧化石墨締起凝胶。
[0039] 对W上实施例中溶胶置换前材料比表面积测定和溶剂置换后材料比表面积测定， 测定数据见表1。
[0040] 表1改进的技术路线和传统路线制备的材料的比表面积炬ET)数据
[0041] ~实施例编号~~1~~2~~3~~4~~5~6~~7~~8~ 溶剂置换前比 j36 413 406 425 428 351 416 384 表面积（m2/g) 溶剂置换后比 湖 746 735 748 7巧 612 720 604 表面积（m-/g)
[0042] 由表1可W发现，不同制备条件得到的=维氧化石墨締气凝胶，发现改进技术路 线后制备的=维氧化石墨締气凝胶比传统技术路线制备的材料比表面积均显著增大，孔径 分布更加均匀，孔体积也明显增加。
[0043] 对不同制备条件得到的=维氧化石墨締气凝胶，进行了扫描电子显微镜（SEM)观 察，如图1所示，A代表传统工艺，B代表改良工艺。发现改进技术路线后制备的=维氧化石 墨締气凝胶与传统技术路线制备的材料相比，形貌有所不同，置换后有更加明显而分布均 匀的孔结构，与比表面积增大的数据互相佐证。
[0044] 对不同制备条件得到的S维氧化石墨締气凝胶，进行热重量（TGA)分析，TGA数据 如图2所示。发现改进技术路线后制备的=维氧化石墨締气凝胶与传统技术路线制备的材 料相比，在氮气氛围下，在500°CW前两者均有相似的失重速率，但是在500°C到800°C范围 内，改进的技术路线制备的材料比传统路线制备的材料的失重速率明显增大，该是因为改 进技术路线的材料的比表面积增大，在相同温度下，材料中存在的含氧官能团，发生原位还 原的位点增多，失重速率就呈现增大的趋势。
[0045]最后说明的是，W上优选实施例仅用W说明本发明的技术方案而非限制，尽管通 过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可W在 形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种高比表面积的三维氧化石墨烯气凝胶制备方法，其特征在于： (1) 将氧化石墨烯粉末与去离子水溶液混合，超声分散，得氧化石墨烯水溶液； (2) 将步骤（1)得到的氧化石墨烯水溶液在50-250°C条件下进行恒温水热反应1-48 小时，得到三维自组装氧化石墨烯柱状材料； (3) 将步骤（2)得到材料置于醇溶液中进行置换反应，再进行冷冻干燥， 在-70°C~_50°C条件下冷冻干燥12-27小时，得高比表面积的三维氧化石墨烯气凝胶，所 述醇溶液为叔丁醇、乙二醇、丙二醇或丁二醇溶液的一种或几种。
2. 根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤（1)中所述氧化石墨烯粉末氧含 量大于25%。
3. 根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤（1)中将所述氧化石墨烯粉末与 去离子水溶液混合后超声分散〇. 5-5小时，得0. l-10mg/ml氧化石墨烯水溶液。
4. 根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤（3)中所述置换反应温度为 0-150°C，反应时间1-168小时。
5. 根据权利要求4所述制备方法，其特征在于：步骤（3)中所述置换反应温度为70°C， 反应时间8小时。
6. 根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤（3)中所述醇溶液为叔丁醇。
7. 根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤（3)中所述冷冻干燥在-60°C条件 下冷冻干燥16小时。
【专利摘要】本发明公开了一种高比表面积的三维氧化石墨烯气凝胶制备方法，首先将氧化石墨烯粉末与去离子水溶液混合，超声分散得到分散性良好的，稳定的氧化石墨烯水溶液，再将配置好的氧化石墨烯水溶液经过恒温水热法制备出三维自组装石墨烯柱状材料，将制备好的三维自组装石墨烯柱状材料放入醇溶液中，再冷冻干燥，得到高比表面积的三维氧化石墨烯气凝胶。该制备方法简单，可操作性强，能耗低无污染，材料比表面积高，可作为电极材料应用于燃料电池，锂离子电池和超级电容器中，可作为填充材料用于复合材料，在能源存储和催化方面也具有较大的应用前景。
【IPC分类】C01B31-04
【公开号】CN104828807
【申请号】CN201510169644
【发明人】魏东山, 周丽娜, 孙泰, 赵晗, 黎静, 武永刚, 魏大鹏, 史浩飞
【申请人】中国科学院重庆绿色智能技术研究院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月10日