入真空干燥炉内，在氩气和氢气形成的 混合气体的（氢气体积占混合气体体积的5%)保护下，进行高温还原，温度控制在400°C 干燥加热3h，然后在1100°C下高温还原3h后自然冷却，即为所制备的石墨烯气凝胶S2。
[0038]实施例3
[0039] (1)把聚乙烯醇（PVA)溶解在蒸馏水中，超声分散，配制成2. 5mg/cm3的聚乙烯醇 的水溶液；
[0040] (2)将固态的氧化石墨烯超声分散在步骤（1)制备得到的聚乙烯醇水溶液中，配 制成浓度为8mg/cm3的氧化石墨烯分散液；
[0041] (3)取20cm3所述氧化石墨烯分散液进行液氮冷冻，得到冷冻样品；
[0042] (4)将所述冷冻样品放入冷冻干燥仪中进行冷冻干燥2d，
[0043] (5)把冷冻干燥后的样品装入瓷杯中后放入真空干燥炉内，在氩气和氢气形成的 混合气体的（氢气体积占混合气体体积的5%)保护下，进行高温还原，温度控制在450°C 干燥加热2. 5h，然后在1000°C下高温还原3h后自然冷却，即为所制备的石墨烯气凝胶S3。
[0044]实施例4
[0045] (1)把聚乙烯醇（PVA)溶解在蒸馏水中，超声分散，配制成2. 5mg/cm3的聚乙烯醇 的水溶液；
[0046] (2)将固态的氧化石墨烯超声分散在步骤（1)制备得到的聚乙烯醇水溶液中，配 制成浓度为l〇mg/cm3的氧化石墨烯分散液；
[0047] (3)取20cm3所述氧化石墨烯分散液进行液氮冷冻，得到冷冻样品；
[0048] (4)将所述冷冻样品放入冷冻干燥仪中进行冷冻干燥2d，
[0049] (5)把冷冻干燥后的样品装入瓷杯中后放入真空干燥炉内，在氩气和氢气形成的 混合气体的（氢气体积占混合气体体积的5%)保护下，进行高温还原，温度控制在400°C 干燥加热2h，然后在1100°C下高温还原2. 5h后自然冷却，即为所制备的石墨烯气凝胶S4。
[0050] 实施例5
[0051] (1)把聚乙烯醇（PVA)溶解在蒸馏水中，超声分散，配制成2. 5mg/cm3的聚乙烯醇 的水溶液；
[0052] (2)将固态的氧化石墨烯超声分散在步骤（1)制备得到的聚乙烯醇水溶液中，配 制成浓度为6mg/cm3的氧化石墨烯分散液；
[0053] (3)取20cm3所述氧化石墨烯分散液进行液氮冷冻，得到冷冻样品；
[0054] (4)将所述冷冻样品放入冷冻干燥仪中进行冷冻干燥ld，
[0055] (5)把冷冻干燥后的样品装入瓷杯中后放入真空干燥炉内，在氩气和氢气形成的 混合气体的（氢气体积占混合气体体积的5%)保护下，进行高温还原，温度控制在450°C 干燥加热2h，然后在950°C下高温还原2h后自然冷却，即为所制备的石墨烯气凝胶S5。
[0056] 实施例6
[0057] (1)把聚乙烯醇（PVA)溶解在蒸馏水中，超声分散，配制成2. 5mg/cm3的聚乙烯醇 的水溶液；
[0058] (2)将固态的氧化石墨烯超声分散在步骤（1)制备得到的聚乙烯醇水溶液中，配 制成浓度为4mg/cm3的氧化石墨烯分散液；
[0059] (3)取20cm3所述氧化石墨烯分散液进行液氮冷冻，得到冷冻样品；
[0060] (4)将所述冷冻样品放入冷冻干燥仪中进行冷冻干燥5d，
[0061] (5)把冷冻干燥后的样品装入瓷杯中后放入真空干燥炉内，在氩气和氢气形成的 混合气体的（氢气体积占混合气体体积的5%)保护下，进行高温还原，温度控制在350°C 干燥加热3h，然后在1050°C下高温还原2h后自然冷却，即为所制备的石墨烯气凝胶S6。
[0062] 分别对上述实施例1-6中制备得到的石墨烯气凝胶的密度、导热系数、电子迁移 率、电阻率和比容量进行测定，其中比容量测试方法为，将制得的石墨烯气凝胶切成0. 2mg 的薄片并置于两片泡沫镍中作为工作电极，以金属Pt为对电极，以Hg/HgO电极作为参比电 极，电解液为6MK0H，充放电截止电压为-1-0V，当充放电电流为0.lAg4时，测其比容量。
[0063] 表1石墨烯气凝胶S1-S6的数据测试表
[0064]
【主权项】
1. 一种石墨烯气凝胶的制备方法，包括， (1) 配制含有氧化石墨烯的聚乙烯醇水溶液，得到浓度为1-lOmg/cm3的氧化石墨烯分 散液； (2) 将所述氧化石墨烯分散液，在不高于零下196°C的条件下进行冷冻，得到冷冻样 品； (3) 将所述冷冻样品进行冷冻干燥，得到冷冻干燥样品； (4) 在氩气与氢气的混合气体环境中，将所述冷冻干燥样品进行高温还原得到所需的 石墨烯气凝胶； 在所述步骤（4)中，所述高温还原为在350-4501：下灼烧2-311后，900-11001：下再灼烧 2-3h。
2. 根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，将所述氧化石墨烯 分散液进行液氮冷冻，得到所述冷冻样品。
3. 根据权利要求2所述的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，将聚乙烯醇溶解在 蒸馏水中超声分散制得聚乙烯醇水溶液，再将固体氧化石墨烯超声分散在所述聚乙烯醇水 溶液，得到浓度为l-l〇mg/cm3的所述氧化石墨烯分散液。
4. 根据权利要求1-3任一所述的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，在所述步骤 (4)中，所述冷冻干燥样品进行高温还原后自然冷却。
5. 根据权利要求4所述的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，在所述步骤（4)中所 述混合气体中，氢气的体积占混合气体总体积的5 %。
6. 根据权利要求5所述的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（3)中，所 述冷冻干燥的时间依据所述冷冻样品的大小而定，每20cm3所述冷冻样品冷冻干燥1-5天。
7. 根据权利要求6所述的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（3)中，所 述冷冻干燥的时间依据所述冷冻样品的大小而定，每20cm3所述冷冻样品冷冻干燥2天。
8. 根据权利要求3-7任一所述的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯 醇水溶液的浓度为2. 5mg/cm3。
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯气凝胶的制备方法，包括配制含有氧化石墨烯的聚乙烯醇水溶液，得到浓度为1-10mg/cm3的氧化石墨烯分散液；将所述氧化石墨烯分散液，在不高于零下196℃的条件下进行冷冻，得到冷冻样品；将所述冷冻样品进行冷冻干燥，得到冷冻干燥样品；在氩气与氢气的混合气体环境中，将所述冷冻干燥样品进行高温还原得到所需的石墨烯气凝胶；所述高温还原为在350-450℃下灼烧2-3h后，900-1100℃下再灼烧2-3h。本申请采用液氮冷冻的方式得到氧化石墨烯气凝胶前体，并配合后续的分段式高温还原过程，经过不同温度下的高温灼烧，去除聚乙烯醇和高温还原氧化石墨烯，最终得到石墨烯气凝胶，采用本申请方法得到的石墨烯气凝胶结构稳定，均一性好，材料性能稳定。
【IPC分类】C01B31-04
【公开号】CN104843676
【申请号】CN201410724585
【发明人】张英涛
【申请人】北汽福田汽车股份有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2014年12月3日