[發(fā)明專利]石墨烯/纖維素復合氣凝膠及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011245712.1
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN112341671B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設計）人: 詹凡丹;劉培毅
• 申請（專利權）人: 明基材料有限公司;明基材料股份有限公司
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08L1/28;C08K9/04;C08K3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種石墨烯/纖維素復合氣凝膠及其制造方法，該石墨烯/纖維素復合氣凝膠包含經聚多巴胺改質的石墨烯及以非共價鍵結至聚多巴胺上的交聯(lián)纖維素。本發(fā)明的石墨烯/纖維素復合氣凝膠具有良好的結構、可壓縮性及支撐強度，故可有效用于凈水工業(yè)。

本申請是申請日為2017年11月29日、申請?zhí)枮?01711315739.1、發(fā)明名稱為《石墨烯/纖維素復合氣凝膠及其制造方法》的原申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明有關于一種石墨烯/纖維素復合氣凝膠及其制造方法，尤其是關于一種具有良好支撐性的石墨烯/纖維素復合氣凝膠及其制造方法。

背景技術

石墨烯是一種二維平面結構的碳納米材料，其特殊單原子層結構使其具有許多獨特的物理化學性質，其透光、導電、抗電磁波、高機械強度的特性，已可廣泛用于電子元件、燃料電池、觸媒、傳感器等相關應用上，以及醫(yī)藥技術的藥物載體。

由于石墨烯的機械性質、超大比表面積、穩(wěn)定的化學性及對重金屬離子、有機染料等具有高吸附性等，其適宜做為凈水處理的材料，例如民生凈水處理及工業(yè)用水的凈化等。但因石墨烯表面的疏水性質及片層間的堆棧作用，使得石墨烯不易制成過濾分離介質。在此領域中，已建議使用氧化石墨烯，利用氧化石墨烯表面的大量極性含氧官能基，例如羥基、環(huán)氧基，及在邊緣的例如羧基、羰基等賦予親水性制備氧化石墨烯分散液，再以真空抽濾、浸涂法、旋涂法、噴涂法及層自組(Self-Assembly)法等于基材上形成氧化石墨烯薄膜以用于水處理中，但依此等方法形成的石墨烯膜皆需要額外的基材支撐，且因膜厚度受限，造成膜穩(wěn)定性及強度不足。

在相關石墨烯應用技術中，亦已提出具3D結構的石墨烯以提供較高的比表面積、大的孔洞體積、強機械強度及快速的質量與電子傳輸，例如于金屬基材上以化學氣相沉積形成的石墨烯發(fā)泡體、以在層自組氧化石墨烯/石墨烯膜間加入交聯(lián)劑形成石墨烯海綿、或以溶膠-凝膠法還原石墨烯氧化物以形成高交聯(lián)的石墨烯凝膠并進一步冷凍干燥以形成氣凝膠等。此等3D結構可應用于觸媒系統(tǒng)、吸收劑、傳感器、醫(yī)療藥物系統(tǒng)等。但因石墨烯本身的性質，在制備3D結構的石墨烯材料的制程上較為復雜。在已知技術中已揭露氧化石墨烯與多巴胺在堿性環(huán)境與氧存在下于氧化石墨烯片層表面間形成聚多巴胺層的海綿，但依此法形成的海綿機械強度不足，容易產生崩解。在中國專利公開號CN102443180A專利中公開一種纖維素復合氣凝膠的制法，該方法包括將纖維素溶于氫氧化鈉/硫脲水溶液、氫氧化鈉/尿素水溶液等溶劑配制，并加入碳納米管、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯等，將得到的凝膠進行溶劑交換，再通過干燥獲得纖維素復合凝膠，但此方法制程繁雜且需要使用多種溶劑，增加制程上的困難度。

有鑒于此，一種制程簡易且具有良好的強度及可壓縮性的石墨烯/纖維素復合氣凝膠乃業(yè)界殷切期待。因此，本發(fā)明乃提供一種新穎的石墨烯/纖維素復合氣凝膠及其制造方法，且本發(fā)明的石墨烯/纖維素復合氣凝膠具有良好的支撐強度及可壓縮性，可用于做為凈水處理的濾體。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種新穎的石墨烯/纖維素復合氣凝膠及其制造方法。本發(fā)明的石墨烯/纖維素復合氣凝膠具有良好的結構、可壓縮性及支撐強度，故可有效用于凈水工業(yè)。

本發(fā)明的一態(tài)樣為提供一種石墨烯/纖維素復合氣凝膠，其包含經聚多巴胺改質的石墨烯及以非共價鍵結至聚多巴胺上的交聯(lián)纖維素。

在本發(fā)明的一實施例中，該交聯(lián)纖維素為一種利用交聯(lián)劑交聯(lián)的纖維素，且該纖維素為羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose，CMC)、纖維素納米纖維(cellulosenanofiber，CNF)或二者的組合。

在本發(fā)明的一實施例中，石墨烯/纖維素復合氣凝膠中每100重量份的石墨烯使用5重量份至50重量份的纖維素，較佳為每100重量份的石墨烯使用10重量份至45重量份的纖維素。