一种氮掺杂碳纳米纤维/石墨烯气凝胶的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种氮掺杂碳纳米纤维/石墨烯气凝胶的制备方法及其应用；将纳米纤维素与氧化石墨烯以及氨基化合物混合，利用水热法制备出复合水凝胶；再通过冷冻干燥以及高温碳化处理，得到氮掺杂碳纳米纤维/石墨烯气凝胶。优点：1）纳米纤维素具有较高的比表面积；2）采用水热法，氧化石墨烯与纳米纤维素自组装形成多孔水凝胶；3）通过冷冻干燥和碳化处理，将纳米纤维素转化为碳纳米纤维，碳纳米纤维具有优良的导电性和稳定性，且与其他碳纳米管类材料相比较，碳纳米纤维的成本低，应用前景更广泛;4）制备的气凝胶具有优良的电化学性能，比电容可以达到289F/g,在经过5000次充放电循环后其电容保留率能够达到90%，可以用作超级电容器电极材料。

主权项

一种氮掺杂碳纳米纤维/石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下工艺步骤：a）利用天然纤维为原料，通过化学机械法制备出纳米纤维素；b）将纳米纤维素与氧化石墨烯以及不同的氨基化合物混合，在温度为50～300℃，反应时间4～24h的条件下，利用水热法制备出复合水凝胶；c）将复合水凝胶利用液氮或超低温冰箱进行冷冻后，置于真空冷冻干燥机中进行脱冰干燥处理24～48h，冷冻完成后的气凝胶放入到管式炉中，利用氩为保护气体在500～800℃高温碳化处理1～3h，即得到氮掺杂碳纳米纤维/石墨烯气凝胶。