[发明专利]一种石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的制备方法及应用

权利要求书

1.一种石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将煤粉加入混合酸溶液，加热条件下回流后冷却，得到黑棕色混合溶液；

将所述黑棕色混合溶液稀释和分离过滤后得到一次上清溶液和黑色沉淀，对一次上清溶液透析至中性，再进行浓缩后干燥，得到煤基石墨烯基量子点；

将煤基石墨烯基量子点加入到醋酸溶液中，分散均匀，得到混合溶液；

将所述混合溶液加热并在保温条件下，加入亲水性胶体，直至亲水性胶体完全溶解后冷却，在搅拌条件下加入造孔剂，混合溶液形成泡沫状凝胶，将泡沫凝胶冷冻干燥后，即得到石墨烯量子点气凝胶；

对石墨烯量子点气凝胶在700℃~900℃高温煅烧，制备得到石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳；

亲水性胶体采用琼脂粉末、聚乙烯醇或卡拉胶；造孔剂采用碳酸氢钠或碳酸氢钾。

2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的制备方法，其特征在于，将黑色沉淀在超声条件下充分溶解于去离子水中，再过滤分离，得到二次溶液和未被完全氧化的大颗粒沉淀，对所述二次溶液采用1000 Da的透析袋透析至中性后，将透析后的溶液进行旋蒸浓缩，得到石墨烯量子点的浓缩溶液，对石墨烯量子点的浓缩溶液冷冻干燥后得到黑棕色的晶体，即为煤基石墨烯基量子点。

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的制备方法，其特征在于，所述混合酸溶液为浓硫酸和浓硝酸按体积比3:1混合后静置冷却至室温得到。

4.根据权利要求1或2所述的石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的制备方法，其特征在于，煤粉的细度为1200目，回流时加热温度为80℃。

5.根据权利要求1或2所述的石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的制备方法，其特征在于，对石墨烯量子点气凝胶高温煅烧时，升温速率为5℃/min，保温时间3h。

6.根据权利要求1或2所述的石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的制备方法，其特征在于，造孔剂采用碳酸氢钾，碳酸氢钾和醋酸的摩尔比为1:0.5~2；混合溶液加热并在保温条件是指在水浴条件下保温95℃。

7.根据权利要求1或2所述的石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的制备方法，其特征在于，每10mL醋酸溶液中加入0.25g煤基石墨烯基量子点，混合溶液中煤基石墨烯基量子点与亲水性胶体的质量比为1:2。

8.根据权利要求1所述的石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的制备方法，其特征在于，对一次溶液透析时采用截留分子量为1000 Da的透析袋，浓缩时在70℃条件下旋转蒸发浓缩。

9.基于权利要求1-8任一项所述制备方法所得石墨烯量子点气凝胶衍生多孔碳的应用，其特征在于，用于制备超级电容器电极。