本發(fā)明涉及一種石墨烯氣凝膠的制備方法，具體涉及一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法。

背景技術(shù)：

石墨烯獨(dú)特的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能使其在電子器件、復(fù)合材料、傳感器、能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于所有已知的原因，石墨烯的導(dǎo)電性不能完全控制，因?yàn)樗鼪]有帶隙。石墨烯的摻雜通過用包括n，b，p，s等的雜原子取代碳原子以此來形成點(diǎn)缺陷打開其帶隙和調(diào)制導(dǎo)電類型。因此石墨烯的元素?fù)诫s已經(jīng)成為現(xiàn)在研究的熱潮近些年已被大量的文獻(xiàn)所報(bào)道。而石墨烯的氮摻雜作為最普遍的摻雜方式，已經(jīng)制備了各種基于氮摻雜的功能石墨烯材料。我們知道，n原子和c原子之間有大的電負(fù)性，這可以增加相鄰c原子上的電荷密度，從而提高電化學(xué)性能。并且已經(jīng)有研究表明，n元素的摻雜不僅增強(qiáng)了石墨烯和納米材料之間的相互作用，而且增加了錨定金屬納米顆粒的活性位點(diǎn)，以進(jìn)一步增強(qiáng)其催化活性。所以氮摻雜的石墨烯基材料有著廣闊的應(yīng)用前景。基于此，氮摻雜石墨烯材料的工業(yè)化制備我們更應(yīng)倍加關(guān)注。目前，制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法主要有原位自組裝，化學(xué)交聯(lián)，化學(xué)氣相沉積(cvd)，電化學(xué)合成，和模板介導(dǎo)的裝配等。但是在這些方法中，大多在研究能量存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)換，分子雜化物/復(fù)合物，碳的同素異形體的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，但是無論在哪些方面的應(yīng)用我們都不難發(fā)現(xiàn)，其中大多的制備方法都需要使用冷凍干燥或者真空干燥，這需要昂貴的儀器、高額的成本、有限的產(chǎn)量；而且所使用的還原劑大多數(shù)為化學(xué)試劑，這不僅會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染還會(huì)影響其工業(yè)化生產(chǎn)。綜上所有的原因就為大規(guī)模工業(yè)化量產(chǎn)摻雜石墨烯帶來了諸多不便。

本發(fā)明中，我們使用純天然左手香植物提取液做為改性劑使其能在自然干燥下制備氮摻石墨烯氣凝膠。這是具有極強(qiáng)競爭力的生產(chǎn)方式，因?yàn)槭褂米笫窒阒参锾崛∫簽檫€原劑不會(huì)對環(huán)境造成污染，同時(shí)自然干燥具有低成本、易加工、不需要高昂的設(shè)備以及無污染等優(yōu)點(diǎn)。盡管如此，自然干燥下的氮摻石墨烯氣凝膠結(jié)構(gòu)通常不穩(wěn)固，容易造成嚴(yán)重的形狀變形。如先前報(bào)道的，高等植物體內(nèi)利用硼酸來加強(qiáng)細(xì)胞間的結(jié)構(gòu)，這可以硬化細(xì)胞壁、提高細(xì)胞壁間的支撐強(qiáng)度，雖然已經(jīng)有工作研究了硼酸對石墨烯膜及石墨烯氣凝膠制備的影響，但是令人遺憾的是，并沒有直接使用植物提取液這種更加環(huán)保且適宜量產(chǎn)的方式來制備石墨烯氣凝膠，所以我們直接使用植物提取液來加強(qiáng)氮摻石墨烯氣凝膠之間的交聯(lián)橋接作用，使其有足夠的強(qiáng)度來抵抗自然干燥時(shí)產(chǎn)生的形狀變形。

本發(fā)明的制備方法僅以一定量氨水、尿素作為氮源，以一定量的左手香植物提取液作為改性劑，通過水熱法用植物提取液制備可以自然干燥的高氮摻雜量的石墨烯氣凝膠，使用左手香植物提取液為還原劑不會(huì)對環(huán)境造成污染，同時(shí)自然干燥具有低成本、易加工、不需要高昂的設(shè)備以及無污染等優(yōu)點(diǎn)，并且本發(fā)明制備步驟簡單，成本低，高效，無污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有方法的缺點(diǎn)，本發(fā)明中的制備方法僅以一定量氨水、尿素作為氮源，一定量的左手香植物提取液作為改性劑，通過水熱法用植物提取液制備可以自然干燥的高氮摻雜量的石墨烯氣凝膠，簡化現(xiàn)有的制備步驟，高效，無污染，具有優(yōu)秀的彈性、電化學(xué)性、油吸收性及耐火性?？捎糜谥苽涓鞣N微動(dòng)開關(guān)、微動(dòng)傳感器及超級(jí)電容器、鋰電池、太陽能電池、耐火材料、催化材料、吸附材料、吸油材料等領(lǐng)域。

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取1～10體積份氧化石墨烯溶液、0.5～12體積份氮源和1～30體積份植物提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；

步驟二、將混合料液移至高壓反應(yīng)釜中，在溫度為80～200℃下，反應(yīng)12～20h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在0～-20℃下預(yù)冷1～12h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠。

優(yōu)選的是，所述氧化石墨烯溶液的濃度為1～20mg/ml；所述植物提取液的濃度為0.1～10g/ml。

優(yōu)選的是，所述氮源為氨水、尿素、有機(jī)胺類物質(zhì)中的一種或多種的組合；所述有機(jī)胺類物質(zhì)為乙二胺、二乙胺、異丙胺、三丙胺、三乙醇胺、己二胺、丙烯酰胺、二甲基甲酰胺中的一種或幾種的組合。

優(yōu)選的是，所述氮源為1～10體積份氨水和0.001～0.1重量份尿素的組合。

優(yōu)選的是，所述透析采用的透析液為濃度為0.1％～10％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為1～10h。

優(yōu)選的是，所述植物提取液為具有對氧化石墨烯有還原性的、有交聯(lián)作用的植物提取液。

優(yōu)選的是，所述植物提取液為左手香提取液、黃芩提取液、山藥提取液、甘草提取液、洋蔥提取液、蒲公英提取液、薄荷植取液、橘皮提取液、魚腥草提取液、白果提取液、白術(shù)提取液中的一種或幾種的組合。

優(yōu)選的是，所述步驟一的過程替換為：取1～10體積份氧化石墨烯溶液、0.5～12體積份氮源和1～30體積份植物提取液，加入不銹鋼球形容器中，將球形容器置于四軸研磨儀上，開啟四軸研磨儀，帶動(dòng)不銹鋼球形容器無規(guī)旋轉(zhuǎn)，反應(yīng)30～60min，然后超聲分散，得到混合料液；所述不銹鋼球形容器的進(jìn)料口通過螺紋蓋密封，螺紋蓋密封連接后與不銹鋼球形容器的表面齊平；所述四軸研磨儀的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為100～150rpm，隨機(jī)轉(zhuǎn)變頻率為30～60s。

優(yōu)選的是，所述步驟二的過程替換為：將混合料液加入超臨界反應(yīng)裝置中，然后將體系密封，通入二氧化碳至15～25mpa、溫度80～200℃下的條件下反應(yīng)6～12小時(shí)。

優(yōu)選的是，所述超聲的功率調(diào)節(jié)范圍在500～1000w，超聲頻率在25～50khz。

本發(fā)明中所述的氧化石墨烯溶液包括由hummer’s法制備、由氧化石墨烯固體溶于水制備等。

本發(fā)明步驟三中，預(yù)冷凍目的是能夠使石墨烯水凝膠中的水分形成冰晶；自然干燥即為在常溫常壓下，使水凝膠中的水分揮發(fā)變成氣凝膠的過程。

在本發(fā)明中，由于左手香提取液中硼酸鹽的作用會(huì)使氧化石墨烯進(jìn)行交聯(lián)橋接，使其自組裝成水凝膠；且左手香提取液中含有多元多糖醇會(huì)對氧化石墨烯片上的含氧官能團(tuán)進(jìn)行還原，這使得含氧基團(tuán)的大量減少；而尿素則會(huì)和氨水在水熱過程中一起作為氮源使n原子能夠摻雜在氧化石墨烯中。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

(1)采用本發(fā)明，僅以一定量氨水、尿素作為氮源，一定量的左手香植物提取液作為改性劑，通過水熱法用植物提取液制備可以自然干燥的高氮摻雜量的石墨烯氣凝膠。

(2)采用本發(fā)明，制備步驟簡單高效，無環(huán)境污染，具有優(yōu)秀的彈性、電化學(xué)性、油吸收性及耐火性。

(3)采用本發(fā)明，制備的石墨烯氣凝膠具有高的氮摻雜量，為制備各種氮摻雜石墨烯基的功能材料奠定基礎(chǔ)，可用于制備各種微動(dòng)開關(guān)、微動(dòng)傳感器及超級(jí)電容器、鋰電池、太陽能電池、耐火材料、催化材料、吸附材料、吸油材料等領(lǐng)域。

(4)本發(fā)明制備方法操作工藝簡便，操作方便，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明：

圖1示出了實(shí)施例1～4和對比例1制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠的干燥前后的體積保持率曲線圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的氮摻雜石墨烯氣凝膠的sem圖；

圖3示出了實(shí)施例1制備得到的氮摻雜石墨烯氣凝膠在不同掃速下的比電容及容量保持率；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠作為超級(jí)電容器電極材料的恒流充放電曲線。

圖5示出了實(shí)施例1～3和對比例1制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠的彈性性能測試圖；

圖6為實(shí)施例1制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠的x射線光電子能譜(xps)圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

實(shí)施例1：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取6ml10mg/l的氧化石墨烯溶液和4ml濃氨水?dāng)嚢?，然后加?0mg尿素和3ml0.3g/ml的左手香植物提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為800w，超聲頻率在35khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為180℃下，反應(yīng)12h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在-17℃下預(yù)冷12h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為1％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為6h。

圖2(a-f)示出了實(shí)施例1制備得到的氮摻雜石墨烯氣凝膠的sem圖；從圖中可以看出氮摻雜石墨烯氣凝膠具有均勻分布的3d層狀多孔骨架，這可以極大的減小毛細(xì)管力。

圖3示出了實(shí)施例1制備得到的氮摻雜石墨烯氣凝膠在不同掃速下的比電容及容量保持率，在1a/g下的比電容達(dá)到371f/g，這已經(jīng)高于很多常見的報(bào)道，我們推測這是經(jīng)過水熱后由于左手香植物提取液使石墨烯的含氧官能團(tuán)大大降低，使n原子能夠更容易的進(jìn)入碳原子層形成碳氮鍵。同時(shí)，樣品在20a/g的電流密度下，比電容仍然有259f/g；更重要的是，我們還在高達(dá)50a/g的高電流密度下檢測了樣品的倍率性能，其比電容仍能達(dá)到204f/g，具有約54.987％的容量保持率，表現(xiàn)出卓越的倍率性能。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠作為超級(jí)電容器電極材料的充放電比電容圖，在20a/g的電流密度下，氮摻雜石墨烯氣凝膠首次放電比容量為259f/g，經(jīng)過10000次循環(huán)后，比電容量仍能保持在245f/g。

圖6為實(shí)施例1制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠的x射線光電子能譜(xps)圖。從圖6a中看出，氮摻雜石墨烯氣凝膠中n的摻雜量為12.06％，圖6b中示出了將得到的氮摻雜石墨烯氣凝膠樣品通過對n1s峰進(jìn)行分峰處理得到三種不同的組成，這意味著n原子在鍵合石墨烯時(shí)有三種不同的價(jià)態(tài)，分別為吡啶n(pyridinic-n398.7ev±0.2)、吡咯n(pyrrolic-n399.3ev±0.2)、石墨n(graphitic/quaternary-n401.4±0.3)。

實(shí)施例2：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取6ml10mg/l的氧化石墨烯溶液和4ml濃氨水?dāng)嚢?，然后加?0mg尿素和1ml0.3g/ml的左手香植物提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為800w，超聲頻率在35khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為180℃下，反應(yīng)12h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在-17℃下預(yù)冷12h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為1％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為6h。

實(shí)施例3：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取4ml10mg/l的氧化石墨烯溶液和4ml濃氨水?dāng)嚢瑁缓蠹尤?0mg尿素和5ml0.3g/ml的左手香植物提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為800w，超聲頻率在35khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為180℃下，反應(yīng)12h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在-17℃下預(yù)冷12h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為5％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為6h。

實(shí)施例4：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取4ml1mg/l的氧化石墨烯溶液和4ml濃氨水?dāng)嚢瑁缓蠹尤?0mg尿素，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為800w，超聲頻率在35khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為180℃下，反應(yīng)12h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后直接冷凍干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為1％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為6h。

對比例1：

在制備過程中，未添加左手香植物提取液，其與工藝過程和參數(shù)與實(shí)施例1中的完全相同。

圖1示出了實(shí)施例1～4和對比例4制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠的干燥前后的體積保持率，當(dāng)對樣品進(jìn)行直接冷凍干燥時(shí)(實(shí)施例4)，其有約97.879％的體積保持率，在自然干燥下，當(dāng)左手香植物提取液為3ml(實(shí)施例1)時(shí)，體積保持率為95.643％達(dá)到最佳。而未添加時(shí)(對比例1)，僅有75.274％的體積保持率。表明左手香植物提取液的加入能顯著抵抗毛細(xì)管力，說明本發(fā)明中采用左手香植物提取液的加入并采用自然干燥，可以得到體積保持率高的氮摻雜石墨烯氣凝膠，圖1的插圖照片示出了實(shí)施例1中，氮摻雜石墨烯氣凝膠自然干燥前后體積變化。

將實(shí)施例1～3和對比例1制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠樣品在5mm/min的加載卸載速率下進(jìn)行力學(xué)性能測試。如圖5a為不同左手香植物提取液(pape)用量(對比例1：0ml；實(shí)施例1：3ml；實(shí)施例2：1ml；實(shí)施例3：5ml)的氮摻雜石墨烯氣凝膠樣品分別在55％，85％及95％應(yīng)變下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，雖然樣品都能表現(xiàn)出極大的應(yīng)變量(95％)，但是樣品的最大壓應(yīng)力有較大差異(在95％應(yīng)變下表現(xiàn)為78～180mpa的最大壓應(yīng)力波動(dòng))。在pape用量為3ml(實(shí)施例1)時(shí)，應(yīng)力達(dá)到180kpa，在pape用量為1ml(實(shí)施例2)時(shí)，應(yīng)力達(dá)到162kpa，這使石墨烯氣凝膠有足夠的剛性來抵抗在自然干燥時(shí)所產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力。實(shí)施例1～3和對比例1的氮摻雜石墨烯氣凝膠樣品在95％的應(yīng)變下的加卸載曲線如圖5b所示，在不同壓縮階段樣品表現(xiàn)出不同的變形機(jī)制。當(dāng)ε<70％時(shí)，曲線平緩，此時(shí)主要是氮摻雜石墨烯氣凝膠中的大孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，微觀結(jié)構(gòu)仍保持穩(wěn)定；當(dāng)70％<ε<95％時(shí)，曲線呈現(xiàn)出明顯的爬坡，此時(shí)由于大孔結(jié)構(gòu)基本被壓縮完畢，主要是微孔、介孔開始變形以及石墨烯片開始緊密堆積，宏觀表現(xiàn)為壓縮應(yīng)力的急劇增大，圖5b中的插圖示出了實(shí)施例1制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠在95％加卸載時(shí)一個(gè)壓縮周期的照片，說明該氮摻雜石墨烯氣凝膠具有優(yōu)異的彈性；圖5c示出了實(shí)施例1制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠在55％應(yīng)變下前5次的壓縮循環(huán)，第一次加載時(shí)的應(yīng)力明顯遠(yuǎn)高于其它，并且具有11.8kpa的最大彈性模量，說明樣品剛度足以抵抗在自然干燥時(shí)所產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力。遲滯環(huán)在第一次壓縮后較為明顯，而后的壓縮遲滯環(huán)均不明顯，且隨著壓縮次數(shù)的增大而逐漸縮小，其中的插圖示出了彈性模量隨循環(huán)次數(shù)的變化趨勢。圖5d示出了實(shí)施例1制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠可恢復(fù)應(yīng)變隨壓縮次數(shù)及應(yīng)變量的變化趨勢，分別在55％，85％，95％應(yīng)變下均進(jìn)行了10次循環(huán)。如圖5d所示，在30次循環(huán)后，除了遲滯環(huán)及最大壓應(yīng)力分別產(chǎn)生預(yù)期中的收縮及減小，氮摻雜石墨烯氣凝膠的宏觀形態(tài)幾乎沒有變化，仍然能夠保持原始高度并且沒有出現(xiàn)破裂，這表明摻雜石墨烯氣凝膠可以在任何階段(95％以下)變形，證明適用范圍廣，其中，插圖示出了加卸載時(shí)相對隨循環(huán)次數(shù)的變化。

實(shí)施例5：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取10ml5mg/l的氧化石墨烯溶液和8ml濃氨水?dāng)嚢?，然后加?.05g尿素和10ml5g/ml的左手香植物提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為500w，超聲頻率在25khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為200℃下，反應(yīng)16h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在-20℃下預(yù)冷12h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為1％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為10h。

實(shí)施例6：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取5ml15mg/l的氧化石墨烯溶液和6ml濃氨水?dāng)嚢?，然后加?.1g尿素和20ml20g/ml的左手香植物提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為500w，超聲頻率在25khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為200℃下，反應(yīng)16h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在-18℃下預(yù)冷8h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為10％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為10h。

實(shí)施例7：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取8ml10mg/l的氧化石墨烯溶液和5ml濃氨水?dāng)嚢?，然后加?ml乙二胺和20ml5g/ml的左手香植物提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為500w，超聲頻率在25khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為200℃下，反應(yīng)16h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在-15℃下預(yù)冷8h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為10％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為10h。

實(shí)施例8：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取6ml20mg/l的氧化石墨烯溶液和8ml濃氨水?dāng)嚢?，然后加?ml三乙醇胺和20ml3g/ml的左手香植物提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為500w，超聲頻率在25khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為200℃下，反應(yīng)16h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在-10℃下預(yù)冷12h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為5％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為10h。

實(shí)施例9：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取6ml20mg/l的氧化石墨烯溶液和4ml濃氨水?dāng)嚢?，然后加?ml丙烯酰胺和30ml8g/ml的甘草提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為500w，超聲頻率在25khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為180℃下，反應(yīng)16h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在-10℃下預(yù)冷12h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為5％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為10h。

實(shí)施例10：

一種利用植物提取液改性制備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法，包括以下步驟：

步驟一、取10ml15mg/l的氧化石墨烯溶液和6ml濃氨水?dāng)嚢?，然后加?ml丙烯酰胺和20ml10g/ml的橘皮提取液，攪拌，超聲分散，得到混合料液；所述超聲的功率為500w，超聲頻率在25khz；

步驟二、將混合料液移至含有特氟龍內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在溫度為200℃下，反應(yīng)16h，得到水凝膠；

步驟三、將水凝膠經(jīng)過透析后在-10℃下預(yù)冷12h，取出后自然干燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析采用的透析液為濃度為5％的乙醇水溶液，透析時(shí)間為10h。

實(shí)施例11：

所述步驟一的過程替換為：取6ml10mg/l的氧化石墨烯溶液、4ml濃氨水?dāng)嚢琛?0mg尿素和3ml0.3g/ml的左手香植物提取液，加入不銹鋼球形容器中，將球形容器置于四軸研磨儀上，開啟四軸研磨儀，帶動(dòng)不銹鋼球形容器無規(guī)旋轉(zhuǎn)，反應(yīng)60min，然后超聲分散，得到混合料液；所述不銹鋼球形容器的進(jìn)料口通過螺紋蓋密封，螺紋蓋密封連接后與不銹鋼球形容器的表面齊平；所述四軸研磨儀的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為120rpm，隨機(jī)轉(zhuǎn)變頻率為60s。其余工藝參數(shù)和過程與實(shí)施例1中的完全相同。本發(fā)明通過四軸研磨儀搭載球形容器，實(shí)現(xiàn)球形容器中的無規(guī)則旋轉(zhuǎn)固化。將密封球形容器通過四軸研磨儀的四個(gè)支撐軸進(jìn)行固定，調(diào)節(jié)四軸轉(zhuǎn)動(dòng)速率、以及主動(dòng)與從動(dòng)軸之間轉(zhuǎn)換周期，實(shí)現(xiàn)外加流場的無軌取向。通過該方法的無規(guī)旋轉(zhuǎn)混合反應(yīng)，使植物提取液與氧化石墨烯的改性反應(yīng)更加的完全。

實(shí)施例11制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進(jìn)行性能測試：干燥前后的體積保持率為97.125％；在20a/g的電流密度下，首次放電比容量為269f/g，經(jīng)過10000次循環(huán)后，比電容量仍能保持在260f/g；在95％應(yīng)變下，最大應(yīng)力達(dá)到188kpa。

實(shí)施例12：

所述步驟一的過程替換為：取6ml10mg/l的氧化石墨烯溶液、4ml濃氨水?dāng)嚢琛?0mg尿素和1ml0.3g/ml的左手香植物提取液，加入不銹鋼球形容器中，將球形容器置于四軸研磨儀上，開啟四軸研磨儀，帶動(dòng)不銹鋼球形容器無規(guī)旋轉(zhuǎn)，反應(yīng)45min，然后超聲分散，得到混合料液；所述不銹鋼球形容器的進(jìn)料口通過螺紋蓋密封，螺紋蓋密封連接后與不銹鋼球形容器的表面齊平；所述四軸研磨儀的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為150rpm，隨機(jī)轉(zhuǎn)變頻率為30s。其余工藝參數(shù)和過程與實(shí)施例2中的完全相同。

實(shí)施例12制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進(jìn)行性能測試：干燥前后的體積保持率為95.712％；在95％應(yīng)變下，最大應(yīng)力達(dá)到175kpa。

實(shí)施例13：

所述步驟二的過程替換為：將混合料液加入超臨界反應(yīng)裝置中，然后將體系密封，通入二氧化碳至20mpa、溫度150℃下的條件下反應(yīng)8小時(shí)。其余工藝參數(shù)和過程與實(shí)施例1中的完全相同。

實(shí)施例13制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進(jìn)行性能測試：干燥前后的體積保持率為97.855％；在20a/g的電流密度下，首次放電比容量為268f/g，經(jīng)過10000次循環(huán)后，比電容量仍能保持在259.5f/g；在95％應(yīng)變下，最大應(yīng)力達(dá)到187kpa。

實(shí)施例14：

所述步驟二的過程替換為：將混合料液加入超臨界反應(yīng)裝置中，然后將體系密封，通入二氧化碳至25mpa、溫度160℃下的條件下反應(yīng)10小時(shí)。其余工藝參數(shù)和過程與實(shí)施例2中的完全相同。

實(shí)施例14制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進(jìn)行性能測試：干燥前后的體積保持率為96.515％；在95％應(yīng)變下，最大應(yīng)力達(dá)到176kpa。

實(shí)施例15：

所述步驟二的過程替換為：將混合料液加入超臨界反應(yīng)裝置中，然后將體系密封，通入二氧化碳至25mpa、溫度160℃下的條件下反應(yīng)10小時(shí)。其余工藝參數(shù)和過程與實(shí)施例11中的完全相同。

實(shí)施例15制備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進(jìn)行性能測試：干燥前后的體積保持率為98.225％；在20a/g的電流密度下，首次放電比容量為275f/g，經(jīng)過10000次循環(huán)后，比電容量仍能保持在268f/g；在95％應(yīng)變下，最大應(yīng)力達(dá)到190kpa。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。