[发明专利]一种具有高倍率性能的石墨烯/聚酰亚胺基氮掺杂碳气凝胶及其制备和应用

权利要求书

1.一种石墨烯/聚酰亚胺基氮掺杂碳气凝胶，其特征在于，所述气凝胶是利用氧化石墨烯对聚酰胺酸进行交联，加入氢氧化钾，得到水凝胶，通过老化、冻干过程得到气凝胶，再将气凝胶进行碳化活化，再与尿素混合，二次碳化得到。

2.一种石墨烯/聚酰亚胺基氮掺杂碳气凝胶的制备方法，包括：

(1)将氧化石墨烯分散在去离子水中，超声，得到氧化石墨烯分散液，加入水溶性聚酰胺酸，搅拌，得到氧化石墨烯/聚酰胺酸水凝胶；其中氧化石墨烯分散液浓度为2-5mg/mL，氧化石墨烯与水溶性聚酰胺酸的质量比为1:20-50；

(2)将氢氧化钾溶液加入到步骤(1)中氧化石墨烯/聚酰胺酸水凝胶中，搅拌，得到氢氧化钾/氧化石墨烯/聚酰胺酸水凝胶，冷冻，冷冻干燥，得到氢氧化钾/氧化石墨烯/聚酰胺酸气凝胶，其中氢氧化钾与步骤(1)中水溶性聚酰胺酸的质量比为1:2-5；

(3)将步骤(2)中氢氧化钾/氧化石墨烯/聚酰胺酸气凝胶活化，得到活化的碳气凝胶，与尿素分别以质量比为1:1-1:10混合，碳化，得到石墨烯/聚酰亚胺基氮掺杂碳气凝胶。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氧化石墨烯分散液中含有三乙胺。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水溶性聚酰胺酸的制备方法为：将二元胺单体溶解于极性溶剂中，加入二元酐单体，冰水浴中聚合反应，加入助溶剂三乙胺，继续反应，得到聚酰胺酸溶液，倒入去离子冰水中沉析，得到聚酰胺酸纤维，冷冻干燥，即得。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二元胺单体为4,4’-二氨基二苯醚；二元酐单体为均苯四甲酸二酐。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述极性溶剂包括N、N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中活化为：升温至750℃，活化90min；活化的碳气凝胶与尿素的质量比为1:1、1:3、1:5或1:10。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中碳化温度为900-1100℃，碳化时间为2h。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述碳化温度为900℃、1000℃或1100℃。

10.一种如权利要求1所述的石墨烯/聚酰亚胺基氮掺杂碳气凝胶的应用。