[发明专利]石墨烯碳纳米管复合气凝胶电极材料的制备方法

权利要求书

1.石墨烯碳纳米管复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于所述电极材料的制备方法如下：

一、将1-溴代正烷烃与N-甲基咪唑混合，在60℃油浴下磁力搅拌24h，倾去上层清液，之后向生成的粘稠产物中加入乙酸乙酯洗涤，充分搅拌后倾去上清液，并向洗涤后的粗产品中加入乙腈，加热使中间体溶解，重复上述洗涤步骤，直到得到澄清透明的粘稠产物，将其置于60℃的真空干燥箱中干燥24h，得到咪唑基离子液体；

其中N-甲基咪唑、1-溴代正烷烃、乙腈与乙酸乙酯的质量比为1-5∶5-10∶任意∶任意；

二、将5～10g KMnO₄逐渐加入到在冰浴中冷却的50～100 mL浓H₂SO₄和1～10g石墨薄片的混合物中，然后在50℃下磁力搅拌0.5～1h，缓慢加入50～100 mL蒸馏水，将混合物在95℃下再搅拌10～30分钟；

三、向步骤二产物中依次加入200 mL～300 mL蒸馏水和10～30 mL质量分数为30％的H₂O₂后，将反应混合物以5000 rpm的速度离心，离心的沉积物分散在300～500 mL质量分数为10％的 HCl中，然后将分散液离心；

四、重复步骤三3次，至上清液的pH值为5～7，然后氧化石墨烯从离心机中收集并在60℃下真空干燥，即得氧化石墨烯；

五、将单壁碳纳米管依次在400℃空气气氛中氧化2h，之后利用浓盐酸将其酸化24h，得到SWNTs的初步纯化产品，取100～200mg初步纯化后的SWNTs，加入150～200mL浓度为0.2mol/L的过二硫酸钾溶液中，在10℃下超声破碎分散1～2h，向该反应体系中加入12.5～15mL的质量分数为97%的浓硫酸，置于60℃油浴中进行磁力搅拌并回流24～36h，反应结束，待体系冷却后倾去上层黄色溶液，下层黑色组份经多次倾倒-分散步骤直到形成稳定的悬浮液，最后将悬浮液利用1微米的PTFE滤膜进行抽滤，得到的滤饼置于100℃下真空干燥8h，得到氧化单壁碳纳米管；

六、分别取1mg氧化石墨烯和氧化单壁碳纳米管，分别置于100mL质量分数为1～2%的咪唑基离子液体中进行超声破碎分散，分别得到氧化石墨烯分散液和氧化单壁碳纳米管的分散液；

七、将等体积的氧化石墨烯分散液和氧化单壁碳纳米管的分散液加入PTFE内胆中，用浓度为2～5mol/L稀氨水将混合液pH值调至8～13，将PTFE内胆放入反应釜中拧紧，放入鼓风干燥箱中于60℃下干燥1～24h，然后放入半透膜中进行离子交换提纯、抽滤，在-25℃冷冻36～48h，得到石墨烯碳纳米管气凝胶复合材料。

2.根据权利要求1所述石墨烯碳纳米管复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述1-溴代正烷烃为1-溴代正乙烷、1-溴代正丁烷、1-溴代正己烷、1-溴代正辛烷或1-溴代正癸烷。

3.根据权利要求1所述石墨烯碳纳米管复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的浓H₂SO₄浓度为98%、80%或70%。

4.根据权利要求1所述石墨烯碳纳米管复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于步骤二中将6～8g KMnO₄逐渐加入到在冰浴中冷却的60～80 mL浓H₂SO₄和2～4 g石墨薄片的混合物中。

5.根据权利要求1所述石墨烯碳纳米管复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于步骤二中将混合物在95℃下再搅拌15～25分钟，依次加入200 mL～300 mL蒸馏水和15～25mL质量分数为30％的 H₂O₂后，将反应混合物以5000 rpm的速度离心。

6.根据权利要求1所述石墨烯碳纳米管复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于步骤二中将混合物在95℃下再搅拌20分钟，依次加入200 mL～300 mL蒸馏水和20 mL质量分数为30％的 H₂O₂后，将反应混合物以5000 rpm的速度离心。