本发明涉及一种石墨烯气凝胶的制备方法，尤其涉及一种普适的具有吸收性能的石墨烯气凝胶的制备方法。
背景技术：
高频高速5g通信技术和高集成度、轻薄智能电子产品的迅猛发展，极大地方便了人们的生产生活，同时也突显出电磁干扰的严重性。电磁干扰会造成信号拦截、数据丢失等负面效应，严重影响电子电气设备的性能及其正常运行。发展新型电磁吸收材料是解决电磁污染的关键技术，特别是轻质且具有优异力学强度的高性能电磁吸收材料。还原氧化石墨烯由于其低质量密度、优异的化学稳定性以及高比表面积作为电磁波吸收材料而备受关注。各种3d自支撑还原氧化石墨烯气凝胶已被开发用于电磁波吸收。然而，他们的力学性能还有待提高，实际应用受到了一定的限制。本发明提供了一种普适的具有高吸波性能的内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的方法，气凝胶的力学性能先显著增强，可以拓展其应用领域。
技术实现要素：
本发明的目的是为了提供一种操作简单、高效、适合大量工业生产的普适的具有吸收性能的石墨烯气凝胶的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种普适的具有吸收性能的石墨烯气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将壳聚糖粉末分散于的醋酸溶液中，搅拌至全部溶解，标记为溶液a；
步骤二：将氧化石墨和金属盐分散于的水中，超声至均匀分散，标记为溶液b；
步骤三：将溶液a和溶液b混合，充分搅拌，混合均匀；
步骤四：将混合溶液转移至塑料冷冻模具中，在液氮制冷的条件下，开始冷冻，待塑料模具内液体上表面冻结后，冷冻结束，转移至预先已设置温度的冻干机，至完全冻干，得到干凝胶；
步骤五：在ar气氛下，将干凝胶在800℃退火2h，得到氮掺杂内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的还原氧化石墨烯气凝胶。
本发明还包括这样一些特征：
所述步骤四中fe金属块置入在液氮中，待金属制冷后，塑料模具放在fe金属块上，塑料模具内形成自下而上的温度梯度，冰柱沿着自下而上生长。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所需工艺流程简单、成本低、易于大规模制备。形成的3d有序孔道的还原氧化石墨烯气凝胶直径约为40μm，并且密度较低(约为15mgcm-3)，纵向和横向都具有一定抗压性能。同时，所制备的氮掺杂内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的还原氧化石墨烯气凝胶在电磁波吸收中具有很好的阻抗匹配度，并具有高的吸波性能，在添加百分含量为30％，有效吸收带宽为4.02ghz，最小反射损耗为–45.02db。
附图说明
图1是本发明的内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的(a)退火前后照片图，(b)低密度的照片和(c)抗压性的照片；
图2是本发明的内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的xrd谱图；
图3是本发明的内嵌纳米粒子的3d有序孔道的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的扫描和透射电子显微镜照片；
图4是本发明的内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的吸波性能图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明涉及一种普适的具有电磁波吸收性能的内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法，气凝胶中掺杂金属颗粒，金属被碳壳包覆，制备出包含金属核-碳壳结构的3d有序孔道的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶。制备的气凝胶具有较强的机械性能和良好的导电性，属于一种简单的具有一定机械性能的还原氧化石墨烯气凝胶的制作方法。
本发明的目的是为了提供一种操作简单、高效、适合大量工业生产的氮掺杂内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的还原氧化石墨烯气凝胶的方法。通过本方法所制备的氮掺杂内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的还原氧化石墨烯气凝胶在电磁波吸收中具有很好的阻抗匹配度，并具有高的吸波性能。
本发明的目的是这样实现的：
(1)将一定量的壳聚糖(cs)粉末分散于的醋酸(ac)溶液中，搅拌至全部溶解，标记为溶液a。
(2)将一定量的氧化石墨(go)和一定量的金属盐分散于的水中，超声至均匀分散，标记为溶液b。
(3)将溶液a和溶液b混合，充分搅拌，混合均匀。
(4)将混合溶液转移至塑料冷冻模具中(fe金属块置入在液氮中，待金属制冷后，塑料模具放在fe金属块上，塑料模具内形成自下而上的温度梯度，冰柱沿着自下而上生长)，在液氮制冷的条件下，开始冷冻，待塑料模具内液体上表面冻结后，冷冻结束，转移至预先已设置温度的冻干机，至完全冻干，得到干凝胶。
在ar气氛下，将干凝胶在800℃退火2h，得到氮掺杂内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的还原氧化石墨烯气凝胶。
实施例1：
(1)将200mgcs粉末和240μlac溶解于6mldi中，搅拌2h制备cs溶液；将50mggo和0.5mmolfecl3·6h2o超声溶解于4mldi中制备go溶液；然后将cs溶液和go溶液混合，搅拌5h，得到均匀的前驱体。
(2)将前驱体移入塑料模具(35mm×35mm×35mm)，在冻结的铁块上通过冰模板自下而上进行单向快速冻结，直至溶液上表面在自制装置(液氮中浸泡的铁块)中冻结。最后用冻干机干燥48h得到fe/cg干凝胶。
(3)fe/cg干凝胶在500℃退火1h，在2℃min-1。最后，在n2气氛下，在5℃min-1下，分别在800℃下制备fe@c/cg气凝胶。
实施例2：
(1)将200mgcs粉末和240μl醋酸ac溶解于6mldi中，搅拌2h制备cs溶液；将50mggo和0.5mmolco(ac)2·4h2o超声溶解于4mldi中制备go溶液；然后将cs溶液和go溶液混合，搅拌5h，得到均匀的前驱体。
(2)将前驱体移入塑料模具(35mm×35mm×35mm)，在冻结的铁块上通过冰模板自下而上进行单向快速冻结，直至溶液上表面在自制装置(液氮中浸泡的铁块)中冻结。最后用冻干机干燥48h得到co/cg干凝胶。
(3)co/cg干凝胶在500℃退火1h，在2℃min-1。最后，在n2气氛下，在5℃min-1下，分别在800℃下制备co@c/cg气凝胶。
实施例3：
(1)将200mgcs粉末和240μl醋酸ac溶解于6mldi中，搅拌2h制备cs溶液；将50mggo和0.5mmolni(ac)2·4h2o超声溶解于4mldi中制备go溶液；然后将cs溶液和go溶液混合，搅拌5h，得到均匀的前驱体。
(2)将前驱体移入塑料模具(35mm×35mm×35mm)，在冻结的铁块上通过冰模板自下而上进行单向快速冻结，直至溶液上表面在自制装置(液氮中浸泡的铁块)中冻结。最后用冻干机干燥48h得到ni/cg干凝胶。
(3)ni/cg干凝胶在500℃退火1h，在2℃min-1。最后，在n2气氛下，在5℃min-1下，分别在800℃下制备ni@c/cg气凝胶。
1.一种普适的具有吸收性能的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一：将壳聚糖粉末分散于的醋酸溶液中，搅拌至全部溶解，标记为溶液a；
步骤二：将氧化石墨和金属盐分散于的水中，超声至均匀分散，标记为溶液b；
步骤三：将溶液a和溶液b混合，充分搅拌，混合均匀；
步骤四：将混合溶液转移至塑料冷冻模具中，在液氮制冷的条件下，开始冷冻，待塑料模具内液体上表面冻结后，冷冻结束，转移至预先已设置温度的冻干机，至完全冻干，得到干凝胶；
步骤五：在ar气氛下，将干凝胶在800℃退火2h，得到氮掺杂内嵌金属纳米粒子的3d有序孔道的还原氧化石墨烯气凝胶。
2.根据权利要求1所述的普适的具有吸收性能的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征是，所述步骤四中fe金属块置入在液氮中，待金属制冷后，塑料模具放在fe金属块上，塑料模具内形成自下而上的温度梯度，冰柱沿着自下而上生长。
技术总结