高导电率石墨烯气凝胶的合成本文介绍了可以表现出高的电导性和大的内部表面积的片状石墨烯的超低密度三维聚合物的合成。这种材料的制备是以单层石墨烯氧化物为基础,用有机溶胶-凝胶进行化学交联各个片材的悬浮单片固体,将所得的凝胶进行超临界干燥,然后加热还原,得到的石墨烯气凝胶的密度接近10毫克/立方厘米。对比利用氧化石墨烯之间的物理交联的方法,这种方法提供了石墨烯片之间的共价碳键合。这些石墨烯气凝胶表现出在超过2个数量级相比,石墨烯组件与物理单独交联体积电导率的改善。石墨烯气凝胶还具有大的表面积(584平方米/g)和孔体积(2.96g厘米3/克),使得这些材料可以在中能量存储,催化用途,和感测领域应用。下面介绍制造具有高电传导性和大表面积的超低密度石墨烯气凝胶的独特方法。在制造显示出这样性质的聚合物一个关键方面是石墨烯片,将两个结构上加强组件,并提供各个片之间的导电互连之间的结处的形成。本文介绍的方法是利用碳石墨烯片编织在一起成为一个宏观的三维结构。这种方法产生的单片石墨烯结构具有低的密度(接近10毫克/毫升)和电导率大于所报道的与物理交联形成三维石墨组件2个数量级。此外,石墨烯气凝胶具备比报道的质量非常高的二维石墨烯片还大的表面积。这些材料是通过共价碳交联的形成组装之间的CNT束使用有机溶胶-凝胶的化学反应制得的。有机溶胶化学涉及的聚合有机前体,当有机前体加入到碳纳米管的悬浮液,聚合主要发生在碳纳米管,既涂束和形成相邻束之间的交界处。在干燥和热解中,有机涂层转化成碳,得到的CNT气凝胶。本文提出的石墨烯气凝胶用类似的方法制成。在这种情况下,氧化石墨烯用于制备初始悬浮液中,而有机交联和氧化石墨烯的热还原到石墨烯的碳化同时发生在热解。石墨烯气凝胶进行合成由间苯二酚溶胶-凝胶聚合(R)和甲醛(F),用碳酸钠作为催化剂(C)中的水悬浮液氧化石墨烯。氧化石墨烯由Hummers方法利用超声制备悬浮液。R和F的摩尔比为1:2,在起始混合物中的反应物的浓度为4%(重量)的RF固体,氧化石墨烯的悬浮液中的浓度为1%(重量)。R和C的摩尔比为200:1。溶胶-凝胶混合物在85℃下固化密封的玻璃小瓶中。凝胶化后,将湿石墨烯-射频凝胶从玻璃小瓶中取出并用丙酮洗涤以从孔中除去水。超临界CO2被用于干燥氧化石墨烯-射频凝胶,和在1050℃下在氮气氛下热解,最终得到石墨烯气凝胶。能量色散X射线分析证实了对氧化石墨烯-射频凝胶的成功减少。通过场发射扫描电子显微照片(FE-SEM)和透射电子显微照片(TEM)揭示石墨烯气凝胶被测表面面积比报道的高质量的石墨烯片氢电弧和比该CNT气凝胶更大的2倍以上。石墨烯气凝胶的体积电导率是通过四探针法测定。电流(100mA)通过附着在石墨烯气凝胶整料的任一端金属电极,测定超过3-6毫米沿气凝胶距离的电压降。石墨烯气凝胶的体积电导率测定为87S/米,比之前所报道的大两个数量级。由于高的表面积,孔隙,并且这些三维石墨烯组件的导电性,它们有在许多技术用作超级电容器,电池,催化,和传感器的潜力。