[发明专利]基于水热法制备高导热三维石墨烯复合凝胶的制备方法

说明书

本发明提供一种基于水热法制备高导热三维石墨烯复合凝胶的制备方法，包括：S1、采用水热法制备石墨烯复合水凝胶；S2、将石墨烯复合水凝胶制备三维石墨烯复合气凝胶；和S3、再将三维石墨烯复合气凝胶制备成纳米线，并实现纳米线与石墨烯微片构成的维网络连接，获得三维石墨烯‑纳米线杂化气凝胶。

技术领域

本发明涉及一种三维石墨烯复合气凝胶的制备方法。

背景技术

近年来，随着电子器件及智能终端集成度的不断提升，散热问题成为制约器件及终端性能的关键因素之一，在此背景下，孕育出了“热管理材料及技术”这一重要学术和工程概念，而热界面材料是热管理材料近年发展的热点方向，特别是在5G技术飞速发展的情况下，具有较高导热系数的高性能热界面材料，具有重要的应用价值和潜力。

石墨烯材料是二十一世纪的战略性新兴材料，具备良好的导电、导热性能，以及在光学、力学方面具有重要的应用潜力。三维石墨烯气凝胶材料，是基于二维石墨烯材料构建而成的三维结构，具有比表面积大，导电性能好，结构强度优异的特点，在储能、传感器及污染物吸附清除领域具备重要的应用前景。三维石墨烯气凝胶材料，具有非常好的可压缩性以及回弹特性，是制备高性能热界面材料的具有很好潜力的基础材料。当前已报道的三维石墨烯气凝胶材料，通常导热性能非常差。上述原因在于三维石墨烯气凝胶材料的石墨烯片层之间具有非常大的接触热阻，导致热量传递不畅，这导致三维石墨烯气凝胶材料无法在热界面材料领域获得应用。因此，若要实现三维石墨烯气凝胶结构材料具备热界面材料的实际应用性能，必须要对三维石墨烯进行改性处理。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种基于水热法制备高导热三维石墨烯复合凝胶的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于水热法制备高导热三维石墨烯复合凝胶的制备方法，包括：

S1、采用水热法制备石墨烯复合水凝胶；

S2、将石墨烯复合水凝胶制备三维石墨烯复合气凝胶；和

S3、再将三维石墨烯复合气凝胶制备成纳米线，并实现纳米线与石墨烯微片构成的三维网络连接，获得三维石墨烯-纳米线杂化气凝胶。

根据本发明的一个方面，所述步骤S1中，包括：

S1-1、采用氧化石墨烯(GO)、二氧化硅或三氧化二铝纳米粉体超声分散于水溶液中，获得氧化石墨烯混合超声分散水溶液，氧化石墨烯的质量浓度为1-10g/L,优选2g/L；

S1-2、将乙二胺四乙酸(EDTA)加入S1-1形成的分散液中进行超声分散；

S1-3、将S1-2形成的分散溶液放入反应釜中，反应釜在50-200℃保温2-20小时，随后冷却，即可获得凝胶混合物；

S1-4、用乙醇与水对S1-3形成的凝胶混合物进行清洗，即可获得氧化石墨烯/纳米粉体混合水凝胶。优选地，所述清洗采用乙醇与水交替清洗。

根据本发明的一个方面，所述S1-1中，所述二氧化硅或三氧化二铝纳米粉体的粒径为30-2000nm，优选300nm。

根据本发明的一个方面，氧化石墨烯与二氧化硅或三氧化二铝纳米粉体的质量比为1:(4-20)；最佳质量比为1:8。

根据本发明的一个方面，所述氧化石墨烯的质量浓度为2g/L。

根据本发明的一个方面，所述S1-1中，还添加有碳纳米管；优选地，所述碳纳米管与氧化石墨烯的质量比为(1-10)：100。

根据本发明的一个方面，所述S1-2中，氧化石墨烯与EDTA的质量比为1：(1-10)，优选1：4。

根据本发明的一个方面，所述S1-3中，反应釜温度为100℃，保温10小时。