[发明专利]一种石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶，其特征在于，包括石墨烯三维骨架、以及负载在所述石墨烯三维骨架上的黑磷纳米片和含氮离子液体，其中所述黑磷纳米片被所述含氮离子液体包裹，所述石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶具有三维多孔网状结构，所述石墨烯三维骨架与所述黑磷纳米片的质量比为1：(0.375-8)；所述黑磷纳米片与所述含氮离子液体的质量比为1：(6.25-666.7)，所述含氮离子液体的阳离子为咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、季铵盐类阳离子、吡咯类阳离子或哌啶类阳离子。

2.如权利要求1所述的石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶，其特征在于，所述石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶的气孔率为70％-94％。

3.如权利要求1所述的石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶，其特征在于，所述咪唑类阳离子的结构式如式(a)、(b)、(c)或(d)所示；

式(a)中，R₁、R₂为氢原子、C_1-20烷基或烯基，且所述R₁、R₂不同时为氢原子；

式(b)中，R₃、R₄、R₅为氢原子、C_1-20烷基或烯基，且所述R₃、R₄、R₅不同时为氢原子；

式(c)中，R₆、R₇、R₈为氢原子、C_1-20烷基或烯基，且所述R₆、R₇、R₈不同时为氢原子；

式(d)中，R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂为氢原子、C_1-20烷基或烯基，且所述R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂不同时为氢原子；

所述吡啶类阳离子的结构式如式(e)所示：

式(e)中：R₁₃、R₁₄为氢原子、C_1-20烷基或烯基，且所述R₁₃、R₁₄不同时为氢原子；

所述季铵盐类阳离子的结构式如式(f)所示：

式(f)中，R₁₅、R₁₆、R₁₇、R₁₈独立地选自C_1～20烷基中的一种；

所述吡咯类阳离子的结构式如式(g)所示：

式(g)中，R₁₉、R₂₀独立地选自C_1～20烷基中的一种；

所述哌啶类阳离子的结构式如式(h)所示：

式(h)中，R₂₁、R₂₂独立地选自C_1～20烷基中的一种。

4.一种石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将含有黑磷纳米片和含氮离子液体的溶液与氧化石墨烯水溶液、以及还原剂混合搅拌均匀，得到混合溶液，所述混合溶液中，所述黑磷纳米片与含氮离子液体的质量比为1：(6.25-666.7)，所述氧化石墨烯与黑磷纳米片的质量比为1：(0.375-8)，所述含氮离子液体的阳离子为咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、季铵盐类阳离子、吡咯类阳离子或哌啶类阳离子；

(2)将所述混合溶液在无氧条件下进行75-100℃水浴加热，反应1-3小时，反应结束后，得到石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合湿凝胶；

(3)将所述石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合湿凝胶依次采用亲水性有机溶剂和去离子水除去多余的还原剂，然后进行冷冻干燥，得到石墨烯/黑磷纳米片/含氮离子液体复合气凝胶。