利用植物提取液改性製備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法與流程
2023-07-20 03:49:26
本發明涉及一種石墨烯氣凝膠的製備方法，具體涉及一種利用植物提取液改性製備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法。
背景技術：
石墨烯獨特的電學、熱學和力學性能使其在電子器件、複合材料、傳感器、能量存儲等領域具有廣闊的應用前景。由於所有已知的原因，石墨烯的導電性不能完全控制，因為它沒有帶隙。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缺陷打開其帶隙和調製導電類型。因此石墨烯的元素摻雜已經成為現在研究的熱潮近些年已被大量的文獻所報導。而石墨烯的氮摻雜作為最普遍的摻雜方式，已經製備了各種基於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性，這可以增加相鄰c原子上的電荷密度，從而提高電化學性能。並且已經有研究表明，n元素的摻雜不僅增強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，以進一步增強其催化活性。所以氮摻雜的石墨烯基材料有著廣闊的應用前景。基於此，氮摻雜石墨烯材料的工業化製備我們更應倍加關注。目前，製備氮摻雜石墨烯氣凝膠的方法主要有原位自組裝，化學交聯，化學氣相沉積(cvd)，電化學合成，和模板介導的裝配等。但是在這些方法中，大多在研究能量存儲/轉換，分子雜化物/複合物，碳的同素異形體的結構轉變，但是無論在哪些方面的應用我們都不難發現，其中大多的製備方法都需要使用冷凍乾燥或者真空乾燥，這需要昂貴的儀器、高額的成本、有限的產量；而且所使用的還原劑大多數為化學試劑，這不僅會對環境造成嚴重汙染還會影響其工業化生產。綜上所有的原因就為大規模工業化量產摻雜石墨烯帶來了諸多不便。
本發明中，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乾燥下製備氮摻石墨烯氣凝膠。這是具有極強競爭力的生產方式，因為使用左手香植物提取液為還原劑不會對環境造成汙染，同時自然乾燥具有低成本、易加工、不需要高昂的設備以及無汙染等優點。儘管如此，自然乾燥下的氮摻石墨烯氣凝膠結構通常不穩固，容易造成嚴重的形狀變形。如先前報導的，高等植物體內利用硼酸來加強細胞間的結構，這可以硬化細胞壁、提高細胞壁間的支撐強度，雖然已經有工作研究了硼酸對石墨烯膜及石墨烯氣凝膠製備的影響，但是令人遺憾的是，並沒有直接使用植物提取液這種更加環保且適宜量產的方式來製備石墨烯氣凝膠，所以我們直接使用植物提取液來加強氮摻石墨烯氣凝膠之間的交聯橋接作用，使其有足夠的強度來抵抗自然乾燥時產生的形狀變形。
本發明的製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製備可以自然乾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對環境造成汙染，同時自然乾燥具有低成本、易加工、不需要高昂的設備以及無汙染等優點，並且本發明製備步驟簡單，成本低，高效，無汙染。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有方法的缺點，本發明中的製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製備可以自然乾燥的高氮摻雜量的石墨烯氣凝膠，簡化現有的製備步驟，高效，無汙染，具有優秀的彈性、電化學性、油吸收性及耐火性。可用於製備各種微動開關、微動傳感器及超級電容器、鋰電池、太陽能電池、耐火材料、催化材料、吸附材料、吸油材料等領域。
本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，並提供至少後面將說明的優點。
為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種一種利用植物提取液改性製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釜中，在溫度為80～200℃下，反應12～20h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在0～-20℃下預冷1～12h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠。
優選的是，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。
優選的是，所述氮源為氨水、尿素、有機胺類物質中的一種或多種的組合；所述有機胺類物質為乙二胺、二乙胺、異丙胺、三丙胺、三乙醇胺、己二胺、丙烯醯胺、二甲基甲醯胺中的一種或幾種的組合。
優選的是，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。
優選的是，所述透析採用的透析液為濃度為0.1％～10％的乙醇水溶液，透析時間為1～10h。
優選的是，所述植物提取液為具有對氧化石墨烯有還原性的、有交聯作用的植物提取液。
優選的是，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、白朮提取液中的一種或幾種的組合。
優選的是，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，加入不鏽鋼球形容器中，將球形容器置於四軸研磨儀上，開啟四軸研磨儀，帶動不鏽鋼球形容器無規旋轉，反應30～60min，然後超聲分散，得到混合料液；所述不鏽鋼球形容器的進料口通過螺紋蓋密封，螺紋蓋密封連接後與不鏽鋼球形容器的表面齊平；所述四軸研磨儀的轉軸轉速為100～150rpm，隨機轉變頻率為30～60s。
優選的是，所述步驟二的過程替換為：將混合料液加入超臨界反應裝置中，然後將體系密封，通入二氧化碳至15～25mpa、溫度80～200℃下的條件下反應6～12小時。
優選的是，所述超聲的功率調節範圍在500～1000w，超聲頻率在25～50khz。
本發明中所述的氧化石墨烯溶液包括由hummer’s法製備、由氧化石墨烯固體溶於水製備等。
本發明步驟三中，預冷凍目的是能夠使石墨烯水凝膠中的水分形成冰晶；自然乾燥即為在常溫常壓下，使水凝膠中的水分揮發變成氣凝膠的過程。
在本發明中，由於左手香提取液中硼酸鹽的作用會使氧化石墨烯進行交聯橋接，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對氧化石墨烯片上的含氧官能團進行還原，這使得含氧基團的大量減少；而尿素則會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。
本發明至少包括以下有益效果：
(1)採用本發明，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製備可以自然乾燥的高氮摻雜量的石墨烯氣凝膠。
(2)採用本發明，製備步驟簡單高效，無環境汙染，具有優秀的彈性、電化學性、油吸收性及耐火性。
(3)採用本發明，製備的石墨烯氣凝膠具有高的氮摻雜量，為製備各種氮摻雜石墨烯基的功能材料奠定基礎，可用於製備各種微動開關、微動傳感器及超級電容器、鋰電池、太陽能電池、耐火材料、催化材料、吸附材料、吸油材料等領域。
(4)本發明製備方法操作工藝簡便，操作方便，能夠實現大規模生產。
本發明的其它優點、目標和特徵將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
附圖說明：
圖1示出了實施例1～4和對比例1製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠的乾燥前後的體積保持率曲線圖；
圖2為本發明實施例1製備得到的氮摻雜石墨烯氣凝膠的sem圖；
圖3示出了實施例1製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是本發明實施例1中製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠作為超級電容器電極材料的恆流充放電曲線。
圖5示出了實施例1～3和對比例1製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠的彈性性能測試圖；
圖6為實施例1製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠的x射線光電子能譜(xps)圖。
具體實施方式：
下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
應當理解，本文所使用的諸如「具有」、「包含」以及「包括」術語並不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。
實施例1：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入60mg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襯的高壓反應釜中，在溫度為180℃下，反應12h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在-17℃下預冷12h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為1％的乙醇水溶液，透析時間為6h。
圖2(a-f)示出了實施例1製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管力。
圖3示出了實施例1製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下的比電容達到371f/g，這已經高於很多常見的報導，我們推測這是經過水熱後由於左手香植物提取液使石墨烯的含氧官能團大大降低，使n原子能夠更容易的進入碳原子層形成碳氮鍵。同時，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，其比電容仍能達到204f/g，具有約54.987％的容量保持率，表現出卓越的倍率性能。
圖4是本發明實施例1中製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠作為超級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，經過10000次循環後，比電容量仍能保持在245f/g。
圖6為實施例1製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有三種不同的價態，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)。
實施例2：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入60mg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襯的高壓反應釜中，在溫度為180℃下，反應12h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在-17℃下預冷12h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為1％的乙醇水溶液，透析時間為6h。
實施例3：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入60mg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襯的高壓反應釜中，在溫度為180℃下，反應12h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在-17℃下預冷12h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為5％的乙醇水溶液，透析時間為6h。
實施例4：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入60mg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襯的高壓反應釜中，在溫度為180℃下，反應12h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後直接冷凍乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為1％的乙醇水溶液，透析時間為6h。
對比例1：
在製備過程中，未添加左手香植物提取液，其與工藝過程和參數與實施例1中的完全相同。
圖1示出了實施例1～4和對比例4製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠的乾燥前後的體積保持率，當對樣品進行直接冷凍乾燥時(實施例4)，其有約97.879％的體積保持率，在自然乾燥下，當左手香植物提取液為3ml(實施例1)時，體積保持率為95.643％達到最佳。而未添加時(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管力，說明本發明中採用左手香植物提取液的加入並採用自然乾燥，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施例1中，氮摻雜石墨烯氣凝膠自然乾燥前後體積變化。
將實施例1～3和對比例1製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行力學性能測試。如圖5a為不同左手香植物提取液(pape)用量(對比例1：0ml；實施例1：3ml；實施例2：1ml；實施例3：5ml)的氮摻雜石墨烯氣凝膠樣品分別在55％，85％及95％應變下的應力應變曲線，雖然樣品都能表現出極大的應變量(95％)，但是樣品的最大壓應力有較大差異(在95％應變下表現為78～180mpa的最大壓應力波動)。在pape用量為3ml(實施例1)時，應力達到180kpa，在pape用量為1ml(實施例2)時，應力達到162kpa，這使石墨烯氣凝膠有足夠的剛性來抵抗在自然乾燥時所產生的毛細管壓力。實施例1～3和對比例1的氮摻雜石墨烯氣凝膠樣品在95％的應變下的加卸載曲線如圖5b所示，在不同壓縮階段樣品表現出不同的變形機制。當ε<70％時，曲線平緩，此時主要是氮摻雜石墨烯氣凝膠中的大孔結構發生變形，微觀結構仍保持穩定；當70％<ε<95％時，曲線呈現出明顯的爬坡，此時由於大孔結構基本被壓縮完畢，主要是微孔、介孔開始變形以及石墨烯片開始緊密堆積，宏觀表現為壓縮應力的急劇增大，圖5b中的插圖示出了實施例1製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠在95％加卸載時一個壓縮周期的照片，說明該氮摻雜石墨烯氣凝膠具有優異的彈性；圖5c示出了實施例1製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠在55％應變下前5次的壓縮循環，第一次加載時的應力明顯遠高於其它，並且具有11.8kpa的最大彈性模量，說明樣品剛度足以抵抗在自然乾燥時所產生的毛細管壓力。遲滯環在第一次壓縮後較為明顯，而後的壓縮遲滯環均不明顯，且隨著壓縮次數的增大而逐漸縮小，其中的插圖示出了彈性模量隨循環次數的變化趨勢。圖5d示出了實施例1製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠可恢復應變隨壓縮次數及應變量的變化趨勢，分別在55％，85％，95％應變下均進行了10次循環。如圖5d所示，在30次循環後，除了遲滯環及最大壓應力分別產生預期中的收縮及減小，氮摻雜石墨烯氣凝膠的宏觀形態幾乎沒有變化，仍然能夠保持原始高度並且沒有出現破裂，這表明摻雜石墨烯氣凝膠可以在任何階段(95％以下)變形，證明適用範圍廣，其中，插圖示出了加卸載時相對隨循環次數的變化。
實施例5：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入0.05g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襯的高壓反應釜中，在溫度為200℃下，反應16h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在-20℃下預冷12h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為1％的乙醇水溶液，透析時間為10h。
實施例6：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入0.1g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襯的高壓反應釜中，在溫度為200℃下，反應16h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在-18℃下預冷8h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為10％的乙醇水溶液，透析時間為10h。
實施例7：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入6ml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襯的高壓反應釜中，在溫度為200℃下，反應16h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在-15℃下預冷8h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為10％的乙醇水溶液，透析時間為10h。
實施例8：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入1ml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襯的高壓反應釜中，在溫度為200℃下，反應16h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在-10℃下預冷12h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為5％的乙醇水溶液，透析時間為10h。
實施例9：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入4ml丙烯醯胺和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襯的高壓反應釜中，在溫度為180℃下，反應16h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在-10℃下預冷12h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為5％的乙醇水溶液，透析時間為10h。
實施例10：
一種利用植物提取液改性製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濃氨水攪拌，然後加入2ml丙烯醯胺和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襯的高壓反應釜中，在溫度為200℃下，反應16h，得到水凝膠；
步驟三、將水凝膠經過透析後在-10℃下預冷12h，取出後自然乾燥，即得到氮摻雜石墨烯氣凝膠；所述透析採用的透析液為濃度為5％的乙醇水溶液，透析時間為10h。
實施例11：
所述步驟一的過程替換為：取6ml10mg/l的氧化石墨烯溶液、4ml濃氨水攪拌、60mg尿素和3ml0.3g/ml的左手香植物提取液，加入不鏽鋼球形容器中，將球形容器置於四軸研磨儀上，開啟四軸研磨儀，帶動不鏽鋼球形容器無規旋轉，反應60min，然後超聲分散，得到混合料液；所述不鏽鋼球形容器的進料口通過螺紋蓋密封，螺紋蓋密封連接後與不鏽鋼球形容器的表面齊平；所述四軸研磨儀的轉軸轉速為120rpm，隨機轉變頻率為60s。其餘工藝參數和過程與實施例1中的完全相同。本發明通過四軸研磨儀搭載球形容器，實現球形容器中的無規則旋轉固化。將密封球形容器通過四軸研磨儀的四個支撐軸進行固定，調節四軸轉動速率、以及主動與從動軸之間轉換周期，實現外加流場的無軌取向。通過該方法的無規旋轉混合反應，使植物提取液與氧化石墨烯的改性反應更加的完全。
實施例11製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進行性能測試：乾燥前後的體積保持率為97.125％；在20a/g的電流密度下，首次放電比容量為269f/g，經過10000次循環後，比電容量仍能保持在260f/g；在95％應變下，最大應力達到188kpa。
實施例12：
所述步驟一的過程替換為：取6ml10mg/l的氧化石墨烯溶液、4ml濃氨水攪拌、60mg尿素和1ml0.3g/ml的左手香植物提取液，加入不鏽鋼球形容器中，將球形容器置於四軸研磨儀上，開啟四軸研磨儀，帶動不鏽鋼球形容器無規旋轉，反應45min，然後超聲分散，得到混合料液；所述不鏽鋼球形容器的進料口通過螺紋蓋密封，螺紋蓋密封連接後與不鏽鋼球形容器的表面齊平；所述四軸研磨儀的轉軸轉速為150rpm，隨機轉變頻率為30s。其餘工藝參數和過程與實施例2中的完全相同。
實施例12製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進行性能測試：乾燥前後的體積保持率為95.712％；在95％應變下，最大應力達到175kpa。
實施例13：
所述步驟二的過程替換為：將混合料液加入超臨界反應裝置中，然後將體系密封，通入二氧化碳至20mpa、溫度150℃下的條件下反應8小時。其餘工藝參數和過程與實施例1中的完全相同。
實施例13製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進行性能測試：乾燥前後的體積保持率為97.855％；在20a/g的電流密度下，首次放電比容量為268f/g，經過10000次循環後，比電容量仍能保持在259.5f/g；在95％應變下，最大應力達到187kpa。
實施例14：
所述步驟二的過程替換為：將混合料液加入超臨界反應裝置中，然後將體系密封，通入二氧化碳至25mpa、溫度160℃下的條件下反應10小時。其餘工藝參數和過程與實施例2中的完全相同。
實施例14製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進行性能測試：乾燥前後的體積保持率為96.515％；在95％應變下，最大應力達到176kpa。
實施例15：
所述步驟二的過程替換為：將混合料液加入超臨界反應裝置中，然後將體系密封，通入二氧化碳至25mpa、溫度160℃下的條件下反應10小時。其餘工藝參數和過程與實施例11中的完全相同。
實施例15製備的氮摻雜石墨烯氣凝膠進行性能測試：乾燥前後的體積保持率為98.225％；在20a/g的電流密度下，首次放電比容量為275f/g，經過10000次循環後，比電容量仍能保持在268f/g；在95％應變下，最大應力達到190kpa。
儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。