[发明专利]一种3D石墨烯氧化物气凝胶修饰的三维电极刷及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种3D石墨烯氧化物气凝胶修饰的三维电极刷的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：

(1)取石墨烯氧化物粉末用去离子水进行分散，配制浓度为1～5mg/mL的石墨烯氧化物分散液，然后将该分散液放入超声波清洗机超声处理使其分散均匀；

(2)将三维电极刷完全浸没于步骤(1)的石墨烯氧化物分散液中，放入超声波清洗机超声处理40～80min，取出后放入烘箱，55～60℃下陈化20～24h，得到附着有石墨烯氧化物水溶胶的三维电极刷；

(3)将步骤(2)得到的附着有石墨烯氧化物水溶胶的三维电极刷立即放入液氮冷冻60～90min，然后在真空状态下-40～-60℃冷冻干燥处理2～3天，得到沉积有石墨烯氧化物气凝胶的三维电极刷，将多余的气凝胶刮除，得到3D石墨烯氧化物气凝胶修饰的三维电极刷。

2.根据权利要求1所述的一种3D石墨烯氧化物气凝胶修饰的三维电极刷的制备方法，其特征在于：所述的三维电极刷为带有钛丝绞线刷柄的三维不锈钢刷或三维石墨刷；三维电极刷的尺寸为直径为2cm，长度为4cm，刷柄尺寸为直径3mm，长度为3cm。

3.根据权利要求1所述的一种3D石墨烯氧化物气凝胶修饰的三维电极刷的制备方法，其特征在于：所述的三维电极刷为经过预处理的不锈钢刷，所述预处理方法为：将三维不锈钢刷完全浸没在无水乙醇中，超声清洗30min除去不锈钢刷表面的有机物，取出后用去离子水冲洗，再浸没在去离子水中超声清洗30min，预处理完成后放入烘箱45℃烘干备用。

4.根据权利要求1所述的一种3D石墨烯氧化物气凝胶修饰的三维电极刷的制备方法，其特征在于：所述的石墨烯氧化物粉末通过下述制备方法制备得到：

(1)将360mL浓H₂SO₄和40mL浓H₃PO₄混合后加入到3.0g石墨薄片和18.0g KMnO₄的混合物中，然后加热至50℃搅拌12h，冷却至室温后倾入400mL冰水和3mL质量分数为30％的过氧化氢中，得到混合液；

(2)将步骤(1)的混合液用金属筛筛选，然后通过聚酯纤维过滤得到滤液，去除未参与反应的石墨薄片；

(3)将步骤(2)的滤液在4000rpm转速下离心分离4h，将上清液滗析，剩余的固体物料依次用200mL的水，200mL 30％质量分数的HCl水溶液和200mL的乙醇洗涤2次，每次洗涤后混合物均通过金属筛筛选并用聚酯纤维过滤，滤液在4000rpm转速下离心分离4h，将上清液滗析，得到固体物料；

(4)将步骤(3)的固体物料加入200mL乙醚混凝，产生的絮凝物通过孔径0.45μm PTFE膜过滤，所得的固体物质在室温下真空干燥整夜，得到石墨烯氧化物粉末。

5.一种3D石墨烯氧化物气凝胶修饰的三维电极刷，其特征在于：通过权利要求1～4任一项所述的制备方法制备得到。

6.权利要求5所述的一种3D石墨烯氧化物气凝胶修饰的三维电极刷在微生物燃料电池阳极材料中的应用。