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石墨烯基气凝胶微球的研究进展

2021-11-13支丹丹郭子浩郭玮琳张美玲孟凡彬

材料工程 2021年11期
关键词:结构

李 天,支丹丹,郭子浩,郭玮琳,张美玲,孟凡彬

(西南交通大学 材料科学与工程学院 材料先进技术教育部重点实验室,成都 610000)

石墨烯基气凝胶[1-4](GAs,包括石墨烯气凝胶、氧化石墨烯气凝胶及还原氧化石墨烯气凝胶等)是由二维石墨烯基材料通过组装构建形成的具有互联网络结构的三维多孔材料[5]。因其具有高比表面积[6-8]、高弹性、低密度及多孔结构等优异特性[2,9-12],GAs被认为是一类极大应用潜力和研究价值的新型材料,能够有效应用于水处理吸附材料[4,13-15]、电磁波吸收材料[16-22]、储能材料[23-26]及电催化材料[6,27-28]等领域。在可预见的将来,关于石墨烯基气凝胶制备方法及应用拓展的研究仍将是研究热点之一。

近年来关于GAs制备及性能的研究日趋成熟,但在如何经济量化制备及调控GAs形状和结构以满足不同应用研究与实际需求方面仍存在挑战。目前,制备GAs的主要方法有模板法[29-32]、沉积法[33-37]、炭化法[38-43]及3D打印等,但以上制备方法对设备依赖性较强且得到的气凝胶往往难以匹配具有复杂结构的腔体。此外,其高成本、低产出、难操作等缺点使其无法达到规模化生产。通常来说,不同制备方法得到的GAs在形态、结构及功能特性等方面均会有不同表现,因此发展新型制备工艺或改进现有技术以获得特定性能和结构的GAs,对于拓宽石墨烯基气凝胶材料的应用与研究具有极为重要的意义。相较于传统块状石墨烯气凝胶,微球状石墨烯气凝胶具有更多突出特性,不仅继承了石墨烯、气凝胶及多孔微球的独特结构,还具有更大比表面积、可控形状与尺寸及可定制孔结构等特点[43-44]。……

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