[發明專利]一種具有高倍率性能的石墨烯/聚酰亞胺基氮摻雜碳氣凝膠及其制備和應用

在審

• 申請號: 201810682005.5
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108975301A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 樊瑋;王棟;劉天西
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C08J9/28;C08L79/08;H01G11/44
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;魏峯

1.一種石墨烯/聚酰亞胺基氮摻雜碳氣凝膠，其特征在于，所述氣凝膠是利用氧化石墨烯對聚酰胺酸進行交聯，加入氫氧化鉀，得到水凝膠，通過老化、凍干過程得到氣凝膠，再將氣凝膠進行碳化活化，再與尿素混合，二次碳化得到。

2.一種石墨烯/聚酰亞胺基氮摻雜碳氣凝膠的制備方法，包括：

(1)將氧化石墨烯分散在去離子水中，超聲，得到氧化石墨烯分散液，加入水溶性聚酰胺酸，攪拌，得到氧化石墨烯/聚酰胺酸水凝膠；其中氧化石墨烯分散液濃度為2-5mg/mL，氧化石墨烯與水溶性聚酰胺酸的質量比為1:20-50；

(2)將氫氧化鉀溶液加入到步驟(1)中氧化石墨烯/聚酰胺酸水凝膠中，攪拌，得到氫氧化鉀/氧化石墨烯/聚酰胺酸水凝膠，冷凍，冷凍干燥，得到氫氧化鉀/氧化石墨烯/聚酰胺酸氣凝膠，其中氫氧化鉀與步驟(1)中水溶性聚酰胺酸的質量比為1:2-5；

(3)將步驟(2)中氫氧化鉀/氧化石墨烯/聚酰胺酸氣凝膠活化，得到活化的碳氣凝膠，與尿素分別以質量比為1:1-1:10混合，碳化，得到石墨烯/聚酰亞胺基氮摻雜碳氣凝膠。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中氧化石墨烯分散液中含有三乙胺。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中水溶性聚酰胺酸的制備方法為：將二元胺單體溶解于極性溶劑中，加入二元酐單體，冰水浴中聚合反應，加入助溶劑三乙胺，繼續反應，得到聚酰胺酸溶液，倒入去離子冰水中沉析，得到聚酰胺酸纖維，冷凍干燥，即得。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述二元胺單體為4,4’-二氨基二苯醚；二元酐單體為均苯四甲酸二酐。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述極性溶劑包括N、N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中活化為：升溫至750℃，活化90min；活化的碳氣凝膠與尿素的質量比為1:1、1:3、1:5或1:10。

8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中碳化溫度為900-1100℃，碳化時間為2h。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述碳化溫度為900℃、1000℃或1100℃。

10.一種如權利要求1所述的石墨烯/聚酰亞胺基氮摻雜碳氣凝膠的應用。