[发明专利]石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料及制备和应用

权利要求书

1.一种石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料，其特征在于：CVD法制备的三维全连通的网络结构石墨烯泡沫孔中嵌套还原氧化石墨烯气凝胶构成的杂化多孔石墨烯三维网络材料，密度为0.5mg/cm³～500mg/cm³，孔隙率为30％～99％，比表面积为130～2600m²/g，电导率为1S/cm～2000S/cm，孔径为10nm～100μm，还原氧化石墨烯中碳氧比为5～20；

所述的石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料的制备方法，具体如下：

方法一：在三维多孔金属模板表面催化裂解碳源气体，生长出三维连通的石墨烯；然后将得到的多孔材料浸泡在氧化石墨烯水溶液中，利用化学组装方法在多孔材料的孔中形成氧化石墨烯气凝胶，获得氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫/多孔金属嵌套的多孔网络结构，后续还原氧化石墨烯并溶除金属多孔基底后，得到还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫杂化的嵌套多孔网络结构材料；

方法二：将多孔金属浸泡在氧化石墨烯水溶液中，利用化学组装方法在多孔材料的孔中形成氧化石墨烯气凝胶，获得氧化石墨烯气凝胶与多孔金属嵌套的多孔网络结构，然后高温还原氧化石墨烯气凝胶，并高温催化裂解碳源气体，在多孔金属上生长出三维连通的石墨烯，即得到还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫/多孔金属嵌套的多孔网络结构，最后溶除金属多孔基底得到还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫杂化的嵌套多孔网络结构材料。

2.按照权利要求1所述的石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料，其特征在于：

方法一的具体步骤如下：

(1)三维石墨烯泡沫/多孔金属的制备：在泡沫镍或泡沫铜多孔金属表面生长石墨烯，获得三维石墨烯泡沫/多孔金属；

(2)还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫/多孔金属嵌套结构的制备：将石墨烯泡沫/多孔金属浸泡在氧化石墨烯水溶液中，加热处理，随后冷冻干燥得到氧化石墨烯气凝胶与石墨烯泡沫/多孔金属的嵌套结构，然后高温还原得到还原氧化石墨烯气凝胶与石墨烯泡沫/多孔金属的嵌套结构；

(3)多孔金属模板的溶解：用多孔金属的溶解液溶解除去多孔金属模板骨架，冷冻干燥后得到还原氧化石墨烯气凝胶与石墨烯泡沫杂化的嵌套多孔网络结构；

方法二的具体步骤如下：

(1)氧化石墨烯气凝胶与多孔金属嵌套多孔网络结构的制备：将多孔金属浸泡在氧化石墨烯水溶液中加热处理，通过冷冻干燥处理在多孔材料的孔中形成氧化石墨烯气凝胶，获得氧化石墨烯气凝胶与多孔金属嵌套的多孔网络结构；

(2)还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫/多孔金属的嵌套多孔网络结构的制备：将上述步骤获得材料通过高温处理还原氧化石墨烯气凝胶，并高温催化裂解碳源气体，在多孔金属上生长出三维连通的石墨烯，即得到还原氧化石墨烯气凝胶与三维石墨烯泡沫/多孔金属的嵌套多孔网络结构；

(3)多孔金属模板的溶解：用多孔金属的溶解液溶解除去多孔金属模板骨架，冷冻干燥后得到还原氧化石墨烯气凝胶与石墨烯泡沫杂化的嵌套多孔网络结构。

3.按照权利要求1所述的石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料，其特征在于，氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯浓度为0.5mg/ml～12mg/ml。

4.按照权利要求1所述的石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料，其特征在于，将石墨烯泡沫/多孔金属浸泡在氧化石墨烯水溶液中进行加热处理，加热温度为20℃～100℃，加热时间为6h～72h。

5.按照权利要求1所述的石墨烯/还原氧化石墨烯杂化嵌套多孔网络结构材料，其特征在于，高温还原氧化石墨烯气凝胶的温度为300℃～1000℃，时间为5min～60min。