石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶及其制备方法与环境应用

石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶及其制备方法与环境应用
【专利摘要】本发明涉及石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶及其制备方法与环境应用。石墨烯氧化物（GO）和石墨烯（G）气凝胶分别是GO和G基本单元构成的两类具有大量孔隙、类似海绵状结构的碳固体；具有极低密度、极强亲疏水性、较强弹性及防火性等特性。气凝胶制备工艺包括：（1）制备氧化石墨前驱体，（2）控制氧化石墨性质如官能团种类和数量、分散性、浓度、尺寸结构等，（3）水热/溶剂热GO（或G）溶液，（4）干燥（干燥和还原）处理后，即可获得性能优异的GO（或G）气凝胶。该制备工艺可操作性强、易于扩大，所制备的气凝胶在吸附去除废水中染料和废油方面具有广阔应用前景。
【专利说明】
石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶及其制备方法与环境应用
技术领域
[0001]本发明属于高效功能材料，具体地说是石墨稀氧化物和石墨稀气凝胶及其制备方法与环境应用，两种气凝胶在材料化学、环境、电子和能源等领域具有广阔的应用前景。
【背景技术】
[0002]气凝胶(aerogel)，又称为干凝胶，是经过化学溶液反应，形成溶胶，再凝胶化获得的凝胶。除去凝胶中的大部分溶剂，获得的一种空间网状结构中充满气体，外表呈固体状密度极低的(接近空气密度)多孔材料。气凝胶具有密度低、孔隙率高、比表面积大、热导率低和化学性能稳定等性质，由这些基本性质可以衍生出其它性能，诸如隔热、隔音、防震、亲/疏水等。气凝胶分为四类，第一类为无机气凝胶(氧化物、氟化物、碳化物、混合氧化物)，第二类为有机气凝胶(醛系、脲衍生物、聚合物、碳类)，第三类为混合气凝胶(有机+无机)，第四类为复合气凝胶(纤维增强气凝胶、其它复合气凝胶)。常见的气凝胶有硅气凝胶、碳气凝胶和二氧化硅气凝胶。石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶是最新发展的气凝胶，属于碳气凝胶。
[0003]碳是自然界分布最普遍的元素之一，也是构成地球上一切生命体最重要的元素。以碳元素为主要构成的有机高分子材料，包括塑料、橡胶和纤维等，已发展成为材料学三个主要学科方向之一。而以碳元素本身，通过不同结构、组合，能形成一个独特的无机非金属材料世界。碳原子间不仅能够以SP3杂化轨道形成单键，还能以SP2及SP杂化轨道形成稳定的双键和叁键，因此，除了自然界存在多种同素异形体的碳材料外，科学家们通过实验还合成了众多结构和性质完全不同的碳材料，如人们熟悉的金刚石和石墨，以及以C60为代表的富勒烯以及碳纳米粉体、管材、线材等，这些碳纳米材料始终是纳米材料和纳米科学研究的重点。最近新型碳纳米材料石墨稀的发现以及其潜在的应用，更是推动这类新型碳纳米材料的研究与应用。这些新型碳材料的特性几乎可涵盖地球上所有物质的性质甚至相对立的两种性质，如从最硬到极软、全吸光一全透光、绝缘体一半导体一高导体、绝热一良导热、高铁磁体、高临界温度的超导体等。因此，碳材料作为一种重要的材料，开展碳材料的研究与产业化应用，重点关注石墨烯为基础的新型碳纳米材料研究，是发展高新材料的一个重要的方向。
[0004]2004年，英国曼切斯特大学物理学家安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯(graphene，GR)，证实石墨烯可以稳定存在。仅仅6年之后，两人便因此共同获得了 2010年诺贝尔物理学奖。一个成果从完成到获诺贝尔奖，仅仅间隔6年时间，是十分罕见的。石墨烯是碳原子以sp2轨道杂化组成六角形蜂巢状晶格的二维(2D)晶体，可以看作是所有碳纳米材料的基础结构。石墨烯可以曲翘成零维(OD)的富勒烯(fullerence);卷曲成一维(ID)的碳纳米管(carbon nano tube, CNT)或堆叠成三维(3D)的石墨(graphite)。由于石墨稀具有超高的强度和韧性、不透水、不透气、耐强酸碱、既能导电又高度透明等一系列奇特性质，多个国家和研究结构对它的研发投入了极大兴趣。有科学家甚至预言，石墨烯将“彻底改变21世纪”。
[0005]气凝胶是前驱体经过化学溶液反应形成溶胶，溶胶聚合凝胶化得到凝胶，通过干燥(通常是超临界干燥和冷冻干燥)除去溶胶中的大部分溶剂即可获得具有空间网状结构并充满气体的固体气凝胶。石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶以氧化石墨为前驱体，通过超声分散得到石墨烯氧化物胶体溶液，经过水热/溶剂热过程得到凝胶，凝胶干燥后便可获得气凝胶。对石墨烯氧化物胶体溶液(官能团种类及数量、分散性及浓度、尺寸、结构完整性等)、水热/溶剂热过程(溶剂类型、反应条件)、干燥工艺及后续处理(还原)等进行详细系统的研究，可以获得具有优异性能的石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶。气凝胶的应用非常广泛，包括热学领域、电学领域、声学领域、光学领域、过滤与催化领域、吸附领域、分形特性及捕获高速粒子等，以热学应用领域为例，气凝胶在化工工业、建筑工业、石油工业、运输工业、原油泄漏、航空航天、国防、鞋子和其它民用行业上均有涉猎。石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶的应用同样遍及各行各业，它们在环境领域的应用得到了极大的关注，特别是在污染物吸附去除方面，净化环境的潜力无限，主要得益于它们的三维多孔结构，结构中包含了无数的大孔、中孔、介孔、微孔，这就赋予石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶巨大的比表面、孔容，再加上巨大的JT共轭结构，无疑是作为吸附材料的最佳选择。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于提供石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶及其制备方法与环境应用。石墨烯氧化物(GO)和石墨烯(G)气凝胶分别是GO和G基本单元构成的两类具有大量孔隙、类似海绵状结构的碳固体。GO密度为0.3?2.0 mg/cm3、接触角在30?80。、孔径为I nm~5 μπι、孔隙率为65?99%、比表面积为100?1700 m2/g并具有较强弹性及防火性;G密度为0.25?1.8mg/cm3、接触角在95?150。、孔径为I nm~3.5 μπι、孔隙率为80?99%、比表面积为300?2000m2/g并具有较强弹性及防火性。
[0007]本发明的另一目的是提供所述GO和G气凝胶的可控制备方法，制备方法包括:(I)制备氧化石墨前驱体，(2)控制氧化石墨性质如官能团种类和数量、分散性、浓度、尺寸结构等，(3)水热/溶剂热GO(或G)溶液，(4)干燥(或干燥和还原)处理后，即可获得性能优异的GO(或G)气凝胶。本发明的目的通过以下技术路线实现。
[0008]1.氧化石墨的制备:
所述氧化石墨溶液采用改进的Hrnnmer法合成。
[0009](I)取100?500 mL浓硫酸、1.0?5.0 g石墨粉和5.0~30.0 g高锰酸钾在冰水浴下搅拌分散0.5?3.0 h。
[0010](2)将步骤(I)得到的混合物在25?50 °C下保持I?12 h。
[0011 ] (3)往步骤(2)得到的产物中加入100?300 mL去离子水，待反应体系冷却降温到90-105 °C时滴加2?10 mL过氧化氢直至反应溶液没有颜色变化。
[0012](4)将步骤(3)的产物依次用250?1500 mL、体积分数为20%?50%的盐酸溶液和1500-7500 mL去离子水进行洗涤产物。
[0013](5)将上一步骤得到的产物配制成浓度为0.3?15 mg/mL氧化石墨水溶液。所得氧化石墨具有丰富的含氧官能团、碎片少结构较完整、尺寸在0.5-45 μπι、分散性极好。
[0014]2.GO气凝胶的制备:
石墨经过预氧化和性能处理后，所述GO气凝胶优选通过溶剂热和冷冻干燥两个过程合成。
[0015](I)取2?30 mL浓度为0.3?15.0 mg/mL的氧化石墨水溶液并加入O?118 mL去离子水或乙醇或乙二醇，对新配制的氧化石墨溶液进行功率为40?200 W、频率为8?40 KHZ超声分散5?120 min得到GO胶体溶液。
[0016](2)将步骤(I)得到的GO胶体溶液转移到内衬聚四氟乙烯反应釜中，为了增强所得石墨稀氧化物气凝胶的机械性能，可在反应爸中加入0.1?1.0 wt%的高聚物(PEG、PAN和PVDF)，在 100?200 °C 下反应6?24 h。
[0017](3)将步骤(2)得到的GO凝胶反复用去离子水洗涤6?24次，在冷冻温度为_5—65°C，真空度为15?60000 Pa的条件下干燥I?72 h即可获得GO气凝胶。
[0018]3.G气凝胶的制备:
石墨经过预氧化和性能处理后，所述G气凝胶优选通过溶剂热、冷冻干燥及还原处理三个过程合成。
[0019](I)取2?30 mL浓度为0.3?15.0 mg/mL的氧化石墨水溶液，利用等密度差速离心对氧化石墨水溶液的溶剂水进行乙醇或乙二醇的置换，转速设定为12000-18000转/分钟，氧化石墨水溶液首次离心后每次都加入乙醇或乙二醇进行高速离心3~30次以完成乙醇或乙二醇对水的置换配制氧化石墨的乙醇或乙二醇溶液，为了得到具有不同性质的G气凝胶，可以通过加入10?40 mL去离子水到氧化石墨的乙醇或乙二醇溶液中配制氧化石墨乙醇与水的混合液或乙二醇与水的混合液。对新配制的氧化石墨溶液进行功率为40?200 W、频率为8-40 KHZ超声分散5?120 min得到GO胶体溶液。
[0020](2)将步骤(I)得到的GO胶体溶液转移到内衬聚四氟乙烯反应釜中，为了增强所得G气凝胶的机械性能和提高还原程度，可在反应Il中加入0.1?1.0 wt%的添加剂(1H, 1H,2H，2H-全弗葵基硫醇、多巴胺、葡萄糖、蔗糖等)。
[0021](3)将步骤(2)得到的石墨烯(氧化物)凝胶反复用去离子水洗涤6?24次，在冷冻温度为-5—65 °C，真空度为15?60000 Pa的条件下干燥I?72 h即可获得石墨烯(氧化物)气凝胶。
[0022](4)将步骤(3)得到的石墨烯(氧化物)气凝胶做进一步还原处理，处理方法包括在氩气氛下以300?1000 °C/h的升温速率，1600?2800 °(:高温处理30?240 min,40-80 °(:的10?40%的氢碘酸溶液浸渍3~24 h后在25?60 °(:条件下真空干燥12?48 h、40?80 °(:的10?25%的氨水溶液浸渍3~24 h后在25?60 °(:条件下真空干燥12?48 h和0.5?5 g/L的硼氢化钠溶液中浸渍3~24 h后在25?60 °(:条件下真空干燥12?48 h。
[0023]所述利用GO和G气凝胶用以环境中污染物的吸附去除。
[0024]本发明与现有技术相比具有以下优点。
[0025](I)本发明所述石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶具有优异的特性及性能，低密度、高孔隙率(无数互相连接的大孔、中孔、介孔和微孔)、大比表面、低热导率、可调接触角和化学性质稳定等，由这些基本特性衍生出隔热、隔音、防震、亲/疏水、导电、弹性及防火性等。
[0026](2)本发明所提供的石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶制备方法系统、工艺简单并易于扩大。气凝胶的制备以氧化石墨为前驱体，通过控制氧化石墨的性质(官能团种类及数量、分散性及浓度、尺寸、结构完整性等)、水热/溶剂热过程(溶剂类型、反应条件)、干燥工艺及后续处理(还原)，可以获得具有特定形貌、尺寸和优异性能的石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶。
[0027](3)本发明提供的石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶是具有大孔容和比表面的三维碳材料，因此这两类气凝胶可以作为优异的吸附材料应用在环境净化中，可重复利用且再生性能高，经济环保。石墨烯气凝胶由于具有优越的导电性致使其在电子领域的应用潜力巨大，另外，具备优异特性及性能的石墨烯氧化物和石墨烯气凝胶在材料、化学、能源等领域的应用前景也非常广阔。
【附图说明】
[0028]图1为氧化石墨粉末的宏观形貌。
[0029]图2为本发明制备的石墨烯氧化物气凝胶I的宏观形貌。
[0030]图3为本发明制备的石墨烯氧化物气凝胶2的宏观形貌。
[0031]图4为本发明制备的石墨烯氧化物气凝胶3的弹性测试实验。
[0032]图5为本发明制备的石墨烯氧化物气凝胶4的水接触角测试实验。
[0033]图6为本发明制备的石墨烯氧化物气凝胶5吸附罗丹明B的效果图。
[0034]图7为本发明制备的石墨烯气凝胶I的宏观形貌。
[0035]图8为本发明制备的石墨烯气凝胶2的宏观形貌。
[0036]图9为本发明制备的石墨烯气凝胶3的防火性测试实验。
[0037]图10为本发明制备的石墨烯气凝胶4的水接触角测试实验。
[0038]图11为本发明制备的石墨烯气凝胶5吸附炼油厂废油液的效果图。
[0039]图12为本发明制备的石墨烯气凝胶6的宏观形貌。
【具体实施方式】
[0040]下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
[0041 ] 实施例1:
按照本发明提出的合成方法制备氧化石墨。
[0042]将105 mL浓硫酸、1.0 g石墨和6.5 g高锰酸钾在冰水浴下搅拌分散2.0 h，；然后把混合物转移至油浴锅中，在36 °C下保持5 h;过程结束后将反应容器从油浴锅中转移出来并迅速加入300 mL去离子水，加入的同时剧烈搅拌，待反应体系冷却降温到98 °C时逐滴滴加5.0 mL过氧化氢直至反应溶液没有颜色变化和气体产生；依次用300 mL体积分数为20%盐酸溶液4500 mL去离子水洗涤样品至中性后，将氧化石墨配制成浓度为0.3-15 mg/mL的氧化石墨水溶液。所制氧化石墨具有丰富的含氧官能团、碎片少结构较完整、尺寸在0.5?45 μπι、分散性极好。取适量氧化石墨水溶液在40 °(:条件下真空干燥60 h得到如图1所示的氧化石墨粉末。
[0043]实施例2:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯氧化物气凝胶I。
[0044]量取30 !1^浓度为1.0 mg/mL的氧化石墨(尺寸为0.5?3 μπι)水溶液进行功率为200W、频率为40 KHZ的超声分散40 min得到石墨烯氧化物的胶体溶液;将石墨烯氧化物胶体溶液转移到内衬聚四氟乙烯反应釜中，在180 °C下反应12 h;把水热反应得到的石墨烯氧化物凝胶用去离子水洗涤12次，在冷冻温度为-55 °C，真空度为1000 Pa的条件下干燥24 h获得石墨烯氧化物气凝胶I，其比表面积为299 m2/g，宏观形貌如图2所示。
[0045]实施例3:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯氧化物气凝胶2。
[0046]量取20 mL浓度为1.0 mg/mL的氧化石墨(尺寸为0.5?3 μπι)水溶液并加入10 mL乙醇配制氧化石墨乙醇和水混合溶液进行功率为200 W、频率为40 KHZ超声分散30 min得到石墨烯氧化物的胶体溶液;将石墨烯氧化物胶体溶液转移到内衬聚四氟乙烯反应釜中，在170 °C下反应15 h;把溶剂热反应得到的石墨烯氧化物凝胶用去离子水洗涤24次，在冷冻温度为-60 °C，真空度为1000 Pa的条件下干燥20 h获得石墨烯氧化物气凝胶2，经测定，石墨稀氧化物气凝胶2的的密度为0.95 mg/cm3，其宏观形貌如图3所示。
[0047]实施例4:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯氧化物气凝胶3。
[0048]量取10 mL浓度为3.0 mg/mL的氧化石墨(尺寸为30?45 μπι)水溶液并加入20 mL乙二醇配制氧化石墨乙二醇和水混合溶液进行功率为80 W、频率为16 KHZ超声分散10 min得到石墨烯氧化物的胶体溶液;将石墨烯氧化物胶体溶液转移到内衬聚四氟乙烯反应釜中，在反应釜中加入0.5%的PEG，在180 °C下反应24 h;把溶剂热反应得到的石墨烯氧化物凝胶用去离子水洗涤24次，在冷冻温度为-65 °C，真空度为5000 Pa的条件下干燥48 h获得石墨烯氧化物气凝胶3，石墨烯氧化物气凝胶3的弹性测试实验如图4所示。
[0049]实施例5:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯氧化物气凝胶4。
[0050]本实施例与实施例2相比，除了改变氧化石墨的浓度(1.5 mg/mL)外，其他均与实施例2完全相同。得到的石墨烯氧化物气凝胶4的接触角为46。(图5)。
[0051 ] 实施例6:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯氧化物气凝胶5。
[0052]本实施例与实施例4相比，除了改变氧化石墨乙二醇和水混合溶液为氧化石墨水溶液，其他均与实施例4完全相同。以所制备的石墨烯氧化物气凝胶5(质量为27 mg)作为滤芯制作滤柱，配制10 mg/L的罗丹明B溶液，往过滤柱注射10 mL罗丹明B溶液，溶液在重力作用下滤出，5个循环的罗丹明B去除率均为100%(图6)。
[0053]实施例7:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯气凝胶I。
[0054]量取2 mL浓度为15.0 mg/mL的氧化石墨(尺寸为30?45 μπι)水溶液，利用等密度差速离心对氧化石墨水溶液的溶剂水进行乙醇的置换，转速设定为18000转/分钟，氧化石墨水溶液首次离心后每次都加入乙醇进行高速离心20次以完成乙醇对水的置换配制氧化石墨乙醇溶液(定容到30 mL)，对新配制的氧化石墨乙醇溶液搅拌分散2 h后进行功率为80W、频率为16 KHZ超声分散10 min得到石墨烯氧化物胶体乙醇溶液;将石墨烯氧化物胶体乙醇溶液转移到内衬聚四氟乙烯反应釜中，在反应釜中加入0.5 %的IH，IH，2H，2H-全弗葵基硫醇和0.5%的多巴胺，在180 °C下反应12 h;把溶剂热反应得到的石墨烯(氧化物)凝胶反复用去离子水洗涤12次，在冷冻温度为-60 °C，真空度为1000 Pa的条件下干燥36 h获得石墨烯(氧化物)气凝胶I;所制石墨烯(氧化物)气凝胶进一步在氩气氛下以900 °C/h的升温速率，1600 °(:高温处理120 min即可得到石墨烯气凝胶I，其比表面积为341 m2/g，宏观形貌如图7所示。
[0055]实施例8:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯气凝胶2。
[0056]量取10 mL浓度为2.7 mg/mL的氧化石墨(尺寸为10?20 μπι)水溶液并加入20 mL乙醇配制氧化石墨乙醇和水混合溶液，对新配制的氧化石墨乙醇和水混合溶液搅拌分散I h后进行功率为100 W、频率为20 KHZ超声分散20 min得到石墨烯氧化物胶体的乙醇和水混合溶液;将石墨烯氧化物胶体的乙醇和水混合溶液转移到内衬聚四氟乙烯反应釜中，在反应釜中加入1%的蔗糖，在160 °C下反应24 h;把溶剂热反应得到的石墨烯(氧化物)凝胶反复用去离子水洗涤24次，在冷冻温度为-58 °C，真空度为100 Pa的条件下干燥24 h获得石墨烯(氧化物)气凝胶2;所制石墨烯(氧化物)气凝胶进一步在80 °(:的25%的氨水溶液中浸渍3 h后在40 °(:条件下真空干燥24 h即可得到石墨烯气凝胶2，经测定，石墨烯气凝胶2的密度为0.83 mg/cm3，其宏观形貌如图8所示。
[0057]实施例9:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯氧化物气凝胶3。
[0058]本实施例与实施例7相比，除了改变石墨烯(氧化物)气凝胶的还原处理方法为80°(:的40%的氢碘酸溶液浸渍8 h后在50 °(:条件下真空干燥48 h外，其他均与实施例7完全相同。石墨烯气凝胶3的防火性测试实验如图9所示。
[0059]实施例10:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯氧化物气凝胶4。
[0060]量取20 mL浓度为1.75 mg/mL的氧化石墨(尺寸为30?45 μπι)水溶液，利用等密度差速离心对氧化石墨水溶液的溶剂水进行乙二醇的置换，转速设定为16000转/分钟，氧化石墨水溶液首次离心后每次都加入乙二醇进行高速离心20次以完成乙醇对水的置换配制氧化石墨乙二醇溶液(定容到35 mL)，对新配制的氧化石墨乙二醇溶液搅拌分散2 h后进行功率为80 W、频率为16 KHZ超声分散10 min得到石墨烯氧化物胶体乙二醇溶液;将石墨烯氧化物胶体乙二醇溶液转移到内衬聚四氟乙烯反应釜中，在反应釜中加入1%的葡萄糖，在190 °C下反应15 h;把溶剂热反应得到的石墨烯(氧化物)凝胶反复用去离子水洗涤12次，在冷冻温度为-58 °C，真空度为1500 Pa的条件下干燥48 h获得石墨烯(氧化物)气凝胶4;所制石墨烯(氧化物)气凝胶进一步在I g/L的硼氢化钠溶液中浸渍5 h后在50 °(:条件下真空干燥36 h。得到的石墨烯气凝胶4的接触角为122。(图10)。
[0061]实施例11:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯氧化物气凝胶5。
[0062]本实施例与实施例7相比，除了改变氧化石墨水溶液为10mL浓度为2.7 mg/mL的氧化石墨(尺寸为30?45 MO水溶液外，其他均与实施例7完全相同。以所制备的石墨烯气凝胶5作为吸附剂对炼油厂的废油液进行吸附，吸附容量为106 g/g，5个循环后的吸附容量为103 g/g(图 11)。
[0063]实施例12:
按照本发明提出的合成方法制备石墨烯氧化物气凝胶6。
[0064]本实施例与实施例7相比，除了扩大氧化石墨水溶液的用量为实施例7的4倍(溶剂热反应的溶剂体积为120 mL)外，其他均与实施例7完全相同。所制石墨烯气凝胶6的宏观形貌如图12所示。
【主权项】
1.石墨烯氧化物(GO)和石墨烯(G)气凝胶及其制备方法与环境应用，所制备气凝胶分别是GO和G基本单元构成的两类具有大量孔隙、类似海绵状结构的碳固体，其制备方法包括:(I)制备氧化石墨前驱体，⑵控制氧化石墨性质如官能团种类和数量、分散性、浓度、尺寸结构等，(3)水热/溶剂热GO(或G)溶液，(4)干燥(或干燥和还原)处理后，S卩可获得性能优异的GO(或G)气凝胶。2.权利要求1所述的GO和G气凝胶，其制备方法的特征在于:所用氧化石墨溶液是以改进的Hummer法合成，超声辅助配制的氧化石墨溶液浓度均为0.3?15 mg/mL，其超声功率、频率和时间分别为40?200 W、8?40 KHZ和5?120 min。3.权利要求1所述的GO和G气凝胶，其制备方法的特征在于:GO和G气凝胶溶剂/水热温度和时间分别均为100?200 °(:和6?24 h，溶剂/水热后产物用去离子水均洗涤6?24次;冷冻干燥温度、真空度和时间分别均为-5—65 0C ^ 15-60000 Pa和I?72 h。4.权利要求1所述的GO气凝胶，其制备方法的特征在于:所用溶液为氧化石墨水溶液、乙醇与水的混合液(乙醇与水的体积比为0.0 2?2 )或乙二醇与水的混合液(乙二醇与水的体积比为0.02?2) ;G0溶剂热过程中高聚物PEG、PAN和PVDF添加量为0.1?1.0 wt%。5.权利要求4所述的GO气凝胶，其特征在于:所述GO气凝胶密度为0.3-2.0mg/cm3、接触角在30?80。、孔径为I nm~5 μπι、孔隙率为65?99%、比表面积为100?1700 m2/g，G0气凝胶具有较强的弹性及防火性。6.权利要求1所述的G气凝胶，其制备方法的特征在于:所用溶液为氧化石墨乙醇溶液、乙二醇溶液、乙醇与水的混合液(乙醇与水的体积比为2?14)或乙二醇与水的混合液(乙二醇与水的体积比为2?14) ; G溶剂热过程中IH，IH，2H，2H-全弗葵基硫醇、多巴胺、葡萄糖、蔗糖添加剂添加量为0.1?1.0 wt % ; G气凝胶还原方法包括:I)氩气保护气下1600?2800 °(:下高温处理30?240 min(升温速率300?1000 °C/h)，2)40?80 °C的体积比为10?40%的氢碘酸溶液中浸渍3?24 h,3)40-80 °C的体积比为10?25%的氨水溶液中浸渍3?24 h，或4)室温下0.5-5 g/L的硼氢化钠溶液中浸渍3~24 ho7.权利要求6所述的G气凝胶，其特征在于:所述G气凝胶密度为0.25-1.8mg/cm3、接触角在95?150。、孔径为I nm-3.5 μπι、孔隙率为80?99%、比表面积为300?2000 m2/g，G气凝胶具有较强的弹性及防火性。8.权利要求1所述的GO气凝胶，其在环境应用的特征在于:所制备的GO气凝胶用于吸附去除亲水性污染物，用所制备的GO气凝胶(质量为10?60 mg)处理5?50 mL浓度为I?50 mg/L的罗丹明B溶液，罗丹明B能被完全吸附去除;循环10次后，罗丹明B去除率仍为100%。9.权利要求1所述的G气凝胶，其在环境应用的特征在于:所制备的G气凝胶用于吸附去除疏水性污染物，用所制备的G气凝胶(质量为10?60 mg)对炼油厂中废油液进行吸附，其吸附容量高达80 g/g;循环10次后，其吸附容量>60 g/go
【文档编号】B01J20/28GK106006620SQ201610361186
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】付明来, 陈建炜, 杨佳诚, 苑宝玲
【申请人】中国科学院城市环境研究所