[发明专利]碳纳米管增强石墨烯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管增强石墨烯的制备方法，包括如下步骤：(1)配制含有氧化石墨烯、碳纳米管、还原剂和发泡剂的混合溶液；(2)将混合溶液发泡，得到碳纳米管增强石墨烯水凝胶；(3)将碳纳米管增强的石墨烯水凝胶冷冻，然后经过退火处理，得到碳纳米管增强石墨烯。该方法制备得到的碳纳米管增强石墨烯具有良好的抗压性能和较低的密度。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管增强石墨烯及其制备方法。

背景技术

气凝胶是一种固体物质形态，是世界上密度最小的固体。气凝胶的种类有很多，有硅系、碳系、硫系、金属氧化物系等。石墨烯气凝胶是一种高强度氧化气凝胶，具有高弹性、强吸附的特点，应用前景广阔。

CN104998589A公开了一种高效吸油碳气凝胶材料的制备方法：(1)将1重量份的碳纳米管和0.01重量份的表面活性剂分散于4～10重量份的乙醇中形成碳纳米管分散液；(2)将碳纳米管分散液缓慢加入搅拌中的氧化石墨烯分散液，形成氧化石墨烯-碳纳米管分散液；(3)将氧化石墨烯-碳纳米管分散液采用化学水热还原法还原，得到石墨烯-碳纳米管水凝胶；(4)将石墨烯-碳纳米管水凝胶用水洗涤、置换以及冷冻干燥得到多孔的石墨烯-碳纳米管复合气凝胶材料；(5)对得到的气凝胶材料进行退火处理，得到碳气凝胶材料。该方法制备得到的碳气凝胶材料，密度较大，抗压强度不高。

CN107686107A公开了一种弹性疏水碳纳米管-石墨烯复合气凝胶的制备方法：(1)制备氧化石墨烯、羧基碳纳米管、还原剂及交联剂的均相水溶液；(2)经一步水热还原制备碳纳米管-石墨烯水凝胶；(3)渗析、浸泡处理，干燥后得到碳纳米管-石墨烯气凝胶。该方法制备得到的碳纳米管-石墨烯气凝胶密度较大，抗压强度不高。

CN108745290A公开了一种具有高效吸油性能的石墨烯/碳纳米管复合气凝胶的制备方法：(1)将氧化石墨烯超声分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；(2)将碳纳米管加入到氧化石墨烯分散液中，超声分散，得到氧化石墨烯/碳纳米管混合分散液；(3)向氧化石墨烯/碳纳米管混合分散液中加入聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、乙二胺，搅拌均匀后置于水热釜中120℃反应12h，得到石墨烯/碳纳米管产物；(4)将石墨烯/碳纳米管产物置于去离子水透析后浸泡于乙醇溶液中8h，取出后冷冻干燥48h，得到石墨烯/碳纳米管气凝胶。采用该方法制备得到的石墨烯/碳纳米管气凝胶密度较大，抗压性能不好。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种碳纳米管增强石墨烯的制备方法，由该方法制备得到的碳纳米管增强石墨烯具有良好的抗压性能和较低的密度。

本发明的另一个目的在于提供了一种碳纳米管增强石墨烯，该碳纳米管增强石墨烯具有良好的抗压性能和较低的密度。

一方面，本发明提供一种碳纳米管增强石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制含有氧化石墨烯、碳纳米管、还原剂和发泡剂的混合溶液；

(2)将混合溶液发泡，得到碳纳米管增强石墨烯水凝胶；

(3)将碳纳米管增强的石墨烯水凝胶冷冻，然后经过退火处理，得到碳纳米管增强石墨烯。

根据本发明的制备方法，优选地，混合溶液中氧化石墨烯与还原剂的质量比为1:0.5～5。

根据本发明的制备方法，优选地，还原剂选自碱性还原剂、酸性还原剂或活性污泥中的一种或多种。

根据本发明的制备方法，优选地，氧化石墨烯与发泡剂的质量比为1:0.3～3。

根据本发明的制备方法，优选地，发泡剂选自阳离子发泡剂、阴离子发泡剂、非离子型发泡剂或蛋白质类发泡剂中的一种或多种。

根据本发明的制备方法，优选地，氧化石墨烯与碳纳米管的质量比为1:0.05～0.5。