2021116461690一种三维层状,多孔结构金属纳米片石墨烯复合物的水凝胶和气凝胶,制备方法与应用.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN114272861B
(45)授权公告日2023.12.22
(21)申请号202111646169.0CN107399735A,2017.11.28
(22)申请日2021.12.30US2019126236A1,2019.05.02
WO2013066269A1,2013.05.10
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号CN114272861A审查员李冬阳

(43)申请公布日2022.04.05

(73)专利权人南开大学
地址300071天津市南开区卫津路94号
(72)发明人杨大驰杜玲玲
(51)Int.Cl.
B01J13/00(2006.01)
C01B32/184(2017.01)
G01N27/26(2006.01)
G01N27/407(2006.01)
(56)对比文件
CN105253879A,2016.01.20权利要求书1页说明书7页附图4页
(54)发明名称
一种三维层状、多孔结构金属纳米片/石墨
烯复合物的水凝胶和气凝胶、制备方法与应用
(57)摘要
本发明涉及一种新型三维层状、多孔结构的
金属纳米片/石墨烯复合物水凝胶和气凝胶、制
备方法及其应用。采用优化溶剂热技术制备金属
纳米片/石墨烯复合结构的水凝胶，和快速干燥
制备三维层状、多孔结构的金属纳米片/石墨烯
复合物气凝胶。该三维复合物气凝胶中含有丰富
的缺陷氧和含氧官能团，具有多孔的层状结构，
提供了大的比表面积及反应场所，可用于气体传
感、电化学传感和生物传感领域，具有潜在应用
价值。
CN114272861B
CN114272861B权利要求书1/1页

1.一种三维层状、多孔结构的金属纳米片/石墨烯复合物气凝胶，其特征在于：包括三
维石墨烯气凝胶，金属纳米片/石墨烯复合物气凝胶的制备步骤如下:
(1)溶剂热法制备金属纳米片/石墨烯复合物的水凝胶
将0.0003～0.2M乙酰丙酮钯、0～0.2M乙酰丙酮钌、0.0005～0.2M羰基化合物溶解在2
～80mL有机溶剂中，搅拌分散10～120min，然后与5～80mL，0.5～3mg/mL氧化石墨烯溶液混
合，最后加入0～10mL醋酸，搅拌10～60min，加热150～220oC充分反应，得到金属纳米片/石
墨烯复合水凝胶；金属纳米片/石墨烯复合水凝胶的密度为0.5～2g/cm3；所述金属纳米片
和石墨烯的质量比为2～20mg：0.1～40mg；
(2)快速干燥技术制备金属纳米片/石墨烯复合物的气凝胶
将所述金属纳米片/石墨烯复合水凝胶进行快速干燥，得到金属纳米片/石墨烯复合物
气凝胶；金属纳米片/石墨烯复合物气凝胶的密度为10～30mg/cm3；所述乙酰丙酮钯可用氯
化钯、氯钯酸钾、氯铂酸钾、醋酸钯、乙酰丙酮铂替代；乙酰丙酮钌可用乙酰丙酮铑、乙酰丙
酮铁、乙酰丙酮铜、乙酰丙酮氧钒一种或多种替代；所述羰基化合物为六羰基铬、六羰基钼、
六羰基钨或者甲醛；所述有机溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺、甲苯或者油胺。
2.根据权利要求1所述三维层状、多孔结构的金属纳米片/石墨烯复合物气凝胶，其特
征在于：所述金属纳米片的几何特征为高度卷曲片状，片状直径为10nm～1um，厚度为0.5～
2nm。
3.根据权利要求1所述三维层状、多孔结构的金属纳米片/石墨烯复合物气凝胶，其特
征在于：气凝胶化学结构中富含丰富的缺陷氧和含氧官能团，所述官能团占比为20％～
90％。
4.根据权利要求1所述三维层状、多孔结构的金属纳米片/石墨烯复合物气凝胶，其特
征在于：溶剂热自组装反应温度为150～220oC，时间为6～24h。
5.根据权利要求1所述三维层状、多孔结构的金属纳米片/石墨烯复合物气凝胶，其特
征在于：在快速干燥过程中，干燥速率为0.05～0.5L/(m2·h)。
6.权利要求1‑5任一项所述三维层状、多孔结构的金属纳米片/石墨烯复合物气凝胶的

应用，其特征在于：所述气凝胶用于氢气(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、硫化氢(H2S)、

氨气(NH3)的气体传感、电化学传感以及生物传感。

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CN114272861B说明书1/7页

一种三维层状、多孔结构金属纳米片/石墨烯复合物的水凝胶
和气凝胶、制备方法与应用

技术领域
[0001]本发明涉及一种新型层状多孔结构的纳米复合材料设计制备及其应用领域，具体
为一种三维层状、多孔结构的金属纳米片/石墨烯复合物水凝胶和气凝胶、制备方法与应
用。

背景技术
[0002]气凝胶是分散相为1～100nm尺寸的纳米材料分散到气体分散介质构成具有固体
特征的胶体。类似地，水凝胶是1～100nm尺寸的纳米材料分散到水介质所组成的固体特征
的胶体。气凝胶和水凝胶都具有高孔隙率和高