[发明专利]石墨烯气凝胶三维结构及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯气凝胶三维结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、获取模具；

步骤二、将功能材料墨水注入所述模具，冷冻成型，然后转印，获得第1层冰层；

步骤三、重复步骤二，在所述第1层冰层上逐层转印上N层冰层，获得N+1层堆叠冰层，N0；所述N+1层堆叠冰层中，至少有一层冰层采用的功能材料墨水包含有氧化石墨烯或/和石墨烯；

步骤四、对所述N+1层堆叠冰层进行干燥；或者，对所述N+1层堆叠冰层进行干燥、还原；

所述步骤二中，所述冷冻成型的条件包括：温度为-80℃～-20℃，时间为0.5h～24h。

2.根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶三维结构的制备方法，其特征在于，所述模具为柔性模具，作为转印的印版。

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯气凝胶三维结构的制备方法，其特征在于，步骤三中，至少有一层冰层采用的功能材料墨水为氧化石墨烯或/和石墨烯的水分散液，或者是氧化石墨烯或/和石墨烯与复合材料A的水分散液；所述复合材料A选自碳纳米管、纳米金属颗粒、纳米金属氧化物、金属纳米线、二维纳米材料和导电分子中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的石墨烯气凝胶三维结构的制备方法，其特征在于，所述纳米金属颗粒选自银纳米颗粒、金纳米颗粒和铂纳米颗粒中的一种或几种；或/和，

所述纳米金属氧化物选自纳米Fe₃O₄、纳米TiO₂和纳米MnO₂中的一种或几种；或/和，

所述金属纳米线选自银纳米线、铜纳米线和金纳米线中的一种或几种；或/和，

所述二维纳米材料选自MoS₂、BN、Ti3C₂和Ti4N₃中的一种或几种；或/和，

所述导电分子选自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述的石墨烯气凝胶三维结构的制备方法，其特征在于，所述功能材料墨水中，所述氧化石墨烯或/和石墨烯的浓度为1mg/mL～30mg/mL；或/和，所述氧化石墨烯或/和石墨烯的质量与所述复合材料A的质量之比不超过1:1。

6.根据权利要求1或2所述的石墨烯气凝胶三维结构的制备方法，其特征在于，所述N+1层堆叠冰层中，至少有一层冰层采用的功能材料墨水包括水溶性高分子的水溶液，或/和，由水溶性高分子与复合材料B的水分散液；所述水溶性高分子选自聚乙烯醇、海藻酸钠、聚丙烯酰胺和纳米纤维素中的一种或几种；所述复合材料B选自碳纳米管、纳米金属颗粒、纳米金属氧化物、金属纳米线、二维纳米材料和导电分子中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的石墨烯气凝胶三维结构的制备方法，其特征在于，所述水溶性高分子的浓度为1mg/mL～60mg/mL；或/和，所述水溶性高分子的质量与所述复合材料B的质量之比不超过1:1。

8.根据权利要求6所述的石墨烯气凝胶三维结构的制备方法，其特征在于，所述纳米金属颗粒选自银纳米颗粒、金纳米颗粒和铂纳米颗粒中的一种或几种；或/和，

所述纳米金属氧化物选自纳米Fe₃O₄、纳米TiO₂和纳米MnO₂中的一种或几种；或/和，

所述金属纳米线选自银纳米线、铜纳米线和金纳米线中的一种或几种；或/和，

所述二维纳米材料选自MoS₂、BN、Ti3C₂和Ti₄N₃中的一种或几种；或/和，所述导电分子选自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一种或几种。