CN108148224A - 石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法 - Google Patents

石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法，该石墨烯/纤维素复合气凝胶包含经聚多巴胺改质的石墨烯及以非共价键结至聚多巴胺上的交联纤维素。本发明的石墨烯/纤维素复合气凝胶具有良好的结构、可压缩性及支撑强度，故可有效用于净水工业。

Description

石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法
技术领域
本发明有关于一种石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法，尤其是关于一种具有良好支撑性的石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法。
背景技术
石墨烯是一种二维平面结构的碳纳米材料，其特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质，其透光、导电、抗电磁波、高机械强度的特性，已可广泛用于电子元件、燃料电池、触媒、传感器等相关应用上，以及医药技术的药物载体。
由于石墨烯的机械性质、超大比表面积、稳定的化学性及对重金属离子、有机染料等具有高吸附性等，其适宜做为净水处理的材料，例如民生净水处理及工业用水的净化等。但因石墨烯表面的疏水性质及片层间的堆栈作用，使得石墨烯不易制成过滤分离介质。在此领域中，已建议使用氧化石墨烯，利用氧化石墨烯表面的大量极性含氧官能基，例如羟基、环氧基，及在边缘的例如羧基、羰基等赋予亲水性制备氧化石墨烯分散液，再以真空抽滤、浸涂法、旋涂法、喷涂法及层自组(Self-Assembly)法等于基材上形成氧化石墨烯薄膜以用于水处理中，但依此等方法形成的石墨烯膜皆需要额外的基材支撑，且因膜厚度受限，造成膜稳定性及强度不足。
在相关石墨烯应用技术中，亦已提出具3D结构的石墨烯以提供较高的比表面积、大的孔洞体积、强机械强度及快速的质量与电子传输，例如于金属基材上以化学气相沉积形成的石墨烯发泡体、以在层自组氧化石墨烯/石墨烯膜间加入交联剂形成石墨烯海绵、或以溶胶-凝胶法还原石墨烯氧化物以形成高交联的石墨烯凝胶并进一步冷冻干燥以形成气凝胶等。此等3D结构可应用于触媒系统、吸收剂、传感器、医疗药物系统等。但因石墨烯本身的性质，在制备3D结构的石墨烯材料的制程上较为复杂。在习知技术中已揭露氧化石墨烯与多巴胺在碱性环境与氧存在下于氧化石墨烯片层表面间形成聚多巴胺层的海绵，但依此法形成的海绵机械强度不足，容易产生崩解。在中国专利公开号CN102443180A专利中公开一种纤维素复合气凝胶的制法，该方法包括将纤维素溶于氢氧化钠/硫脲水溶液、氢氧化钠/尿素水溶液等溶剂配制，并加入碳纳米管、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯等，将得到的凝胶进行溶剂交换，再通过干燥获得纤维素复合凝胶，但此方法制程繁杂且需要使用多种溶剂，增加制程上的困难度。
有鉴于此，一种制程简易且具有良好的强度及可压缩性的石墨烯/纤维素复合气凝胶乃业界殷切期待。因此，本发明乃提供一种新颖的石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法，且本发明的石墨烯/纤维素复合气凝胶具有良好的支撑强度及可压缩性，可用于做为净水处理的滤体。
发明内容
本发明提供一种新颖的石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法。本发明的石墨烯/纤维素复合气凝胶具有良好的结构、可压缩性及支撑强度，故可有效用于净水工业。
本发明的一态样为提供一种石墨烯/纤维素复合气凝胶，其包含经聚多巴胺改质的石墨烯及以非共价键结至聚多巴胺上的交联纤维素。
在本发明的一实施例中，该交联纤维素为一种利用交联剂交联的纤维素，且该纤维素为羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose，CMC)、纤维素纳米纤维(cellulosenanofiber，CNF)或二者的组合。
在本发明的一实施例中，石墨烯/纤维素复合气凝胶中每100重量份的石墨烯使用5重量份至50重量份的纤维素，较佳为每100重量份的石墨烯使用10 重量份至45重量份的纤维素。
本发明的另一态样为提供一种石墨烯/纤维素复合气凝胶的制造方法，其步骤包含：提供石墨烯及聚多巴胺溶液；将该石墨烯加至聚多巴胺溶液中以形成石墨烯/聚多巴胺凝胶；在该石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入纤维素水溶液及交联剂以形成反应溶液，并加热搅拌之；冷冻干燥该反应溶液以形成石墨烯/纤维素复合气凝胶。
在本发明的制造方法的一实施例中，前述使用的聚多巴胺溶液以多巴胺在碱性环境下聚合而成，其浓度为50ppm至1500ppm间，尤以100ppm至1000ppm 为宜。石墨烯在常温下可良好分散于聚多巴胺溶液中。
在本发明的制造方法的一实施例中，前述纤维素可为羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose，CMC)、纤维素纳米纤维(cellulose nanofiber， CNF)或前述二者之组合。前述纤维素的粒径并无特别限制，可为一般商业可取得之常规微米等级或经特殊处理的纳米等级。
在本发明的制造方法的一实施例中，前述交联剂可为用于纤维素交联用的已知交联剂，如缩水甘油醚类，例如可使用如1,4-丁二醇二缩水甘油醚 (1,4-butanedioldiglycidyl ether，(BDDE))、聚乙二醇二缩水甘油醚 (Poly(ethylene glycol)diglycidyl ether，(PEGDE))、季戊四醇聚缩水甘油醚(Pentaerythritol polyglycidylether)、其相似物或前述材料的组合。
在本发明的制造方法的一实施例中，前述冷冻干燥处理在-40℃至-80℃环境下进行，持续12至24小时。
与现有技术相对比，本发明的一种石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法，其包含经聚多巴胺改质的石墨烯及以非共价键结至聚多巴胺上的交联纤维素，具有良好的结构、可压缩性及支撑强度，故可有效用于净水工业。
上述发明内容旨在提供本揭示内容的简化摘要，以使阅读者对本揭示内容具备基本的理解。此发明内容并非本揭示内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键元件或界定本发明的范围。在参阅下文实施方式后，本发明所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本发明的基本精神以及本发明所采用的技术手段与实施态样。
附图说明
图1为本发明的实施例1的石墨烯/纤维素复合气凝胶的放大80倍的扫描式电子显微镜(SEM)影像照片。
图2为本发明的实施例5的石墨烯/纤维素复合气凝胶的放大80倍的扫描式电子显微镜(SEM)影像照片。
具体实施方式
为了使本发明揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。
本发明的目的为提供一种石墨烯/纤维素复合气凝胶，其包含经聚多巴胺改质的石墨烯及以非共价键结至聚多巴胺上的交联纤维素。本发明的石墨烯/纤维素复合气凝胶具有良好的结构、可压缩性及支撑强度，故可有效用于净水工业。
已知聚多巴胺具有类似贻贝黏附蛋白的结构，可提供超强黏附性，此超强黏附特性是由于其所含有的儿茶酚官能基团可与疏水材料的表面形成共价键或非共价键，例如氢键、凡得瓦力或堆积作用力的结合。本发明的石墨烯/纤维素复合气凝胶使用聚多巴胺进行石墨烯的表面改质，再利用交联剂使纤维素交联并以非共价键结于聚多巴胺上。因纤维素本身为高强度，且具有良好的亲水性、耐溶剂性及耐油性，可强化石墨烯/纤维素复合气凝胶的结构，以利于净水上的应用。又，因聚多巴胺的亲水性官能基团，故除了可以黏附纤维素外，还可增加石墨烯/纤维素复合气凝胶的亲水性。
在本发明的一实施例中，石墨烯以聚多巴胺进行表面改质，其使用量为可适量黏附在石墨烯上即可，并无特别限制。在本发明的一实施例中，将石墨烯溶于聚多巴胺溶液中，使用的聚多巴胺浓度为50ppm至1500ppm，较佳地为 100ppm至1000ppm，尤以1000ppm(ppm代表质量浓度，具体是指一百万份单位质量的溶液中所含溶质的质量)为宜。在本发明的一实施例中，石墨烯于常温下溶于聚多巴胺溶液中，静置过夜后离心，在去除上层清液后而得一石墨烯/聚多巴胺凝胶。
纤维素为具有安全性且可生物降解的耐溶剂、亲水、耐油的绿能材料，且纤维素具高强度、高长径比等优异特性而为一理想的复合材料。在本发明的一实施例中，石墨烯/纤维素复合气凝胶中每100重量份的石墨烯使用5重量份至 55重量份的纤维素，较佳为每100重量份的石墨烯使用10重量份至45重量份的纤维素。
本发明的另一态样为提供一种石墨烯/纤维素复合气凝胶的制造方法，其步骤包含：提供石墨烯；将该石墨烯加至聚多巴胺溶液中以形成石墨烯/聚多巴胺凝胶；在该石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入纤维素水溶液及交联剂以形成反应溶液；冷冻干燥反应溶液以形成石墨烯/纤维素复合气凝胶。
根据本发明的制造方法的一实施方式，前述聚多巴胺溶液可藉由例如将多巴胺分子置于碱性水溶液中进行聚合，以形成聚多巴胺溶液。在本发明的一实施例中，将多巴胺溶于碳酸氢钠水溶液中以形成聚多巴胺溶液。
在本发明的制造方法的一实施例中，聚多巴胺溶液的浓度可为50ppm至 1500ppm之间，较佳地为100ppm至1000ppm，尤以1000ppm为宜。在本发明的一实施例中，石墨烯于常温下混溶于聚多巴胺溶液中，静置过夜后离心，去除上层清液后而得一石墨烯/聚多巴胺凝胶。
前述的石墨烯/聚多巴胺凝胶进一步与纤维素复合。在本发明的制造方法的一实施例中，石墨烯/聚多巴胺凝胶加入纤维素水溶液及交联剂以形成反应溶液，其中在该反应溶液中每100重量份的石墨烯可使用5重量份至55重量份的纤维素，较佳为每100重量份的石墨烯可使用10重量份至45重量份的纤维素。
在本发明的制造方法的一实施例中，适合使用的纤维素可例如为羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose，CMC)、纤维素纳米纤维(cellulose nanofiber， CNF)或二者的组合。前述纤维素的粒径并无特别限制，可为一般商业可取得的常规微米等级或经特殊处理的纳米等级。
在本发明的制造方法的一实施例中，适合的交联剂可以例如是1,4-丁二醇二缩水甘油醚(1,4-Butanediol diglycidyl ether,BDDE)、聚乙二醇二丙烯酸酯(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA)、季戊四醇聚缩水甘油醚(Pentaerythritol polyglycidylether)或上述的组合。交联剂在反应溶液中的浓度为介于500ppm至10000ppm之间，且较佳为介于1000ppm至10000ppm之间。
在本发明的制造方法的一实施例中，前述反应溶液加热温度为35℃至 100℃，且反应时间为2至8小时，较佳为2至6小时。
在本发明的制造方法的一实施例中，前述反应溶液反应完成后进行冷冻干燥(或谓冻干步骤)，其可在-40℃至-80℃温度下进行，冷冻干燥12至24小时。
下述实施例为用来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
材料：在下列实施例中采用的石墨烯、羧甲基纤维素、纤维素纳米纤维的性质及商品名如下:
石墨烯：购自台湾久宏鑫科技(股)公司，依平面粒径区分为
等级1：平面粒径10-25微米(μm)；
等级2：平面粒径5-10微米(μm)；
等级3：平面粒径3-5微米(μm)。
羧甲基纤维素：购自美国亚什兰公司(Ashland Inc.the US)的商品 BlanoseTM7HF PH。
羧甲基纤维素纳米纤维：购自日本杉野机械有限公司(Sugino Machine Ltd.,Japan)的市售商品BiNFi-CMC TMa-10002，为2％羧甲基纤维素纳米纤维水溶液，平均纤维粒径约为2纳米(nm)。
吸水性测试：将实施例制得的石墨烯/纤维素气凝胶加入水中完全浸泡，浸泡后观察气凝胶的结构是否保持完整，若结构保持佳则标示为"◎”，若结构保持良好则标示为"○”，若崩解则标示为"x”。
比表面积(BET)测试：将实施例制得的石墨烯/纤维素气凝胶经比表面积与孔隙分布分析仪(MicromeriticsASAP2010)以气体吸附法进行比表面积(BET)分析。
制备例：
制备例1聚多巴胺溶液的制备：将1克的多巴胺溶于1000毫升的碳酸氢钠水溶液(pH值为8.5)中，搅拌24小时后制得浓度为1000ppm的聚多巴胺溶液。
实施例：
实施例1：取2g等级1的石墨烯溶于30ml的1000ppm聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入20g的2％纤维素纳米纤维水溶液及0.24g的 1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得反应溶液后，先将此反应溶液于80℃搅拌2小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有
反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时，可得石墨烯/纤维素气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为9.18mm、密度为0.23g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。图1为此实施例1制得的石墨烯/纤维素复合气凝胶于扫描式电子显微镜(SEM)放大倍率为80倍的影像照片。
实施例2：取2g等级1的石墨烯溶于30ml的1000ppm聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入20g的2％纤维素纳米纤维水溶液及0.6g的聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)以获得一反应溶液后，先将此反应溶液于80℃搅拌 2小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时，可得一石墨烯/纤维素复合气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为9.18mm、密度为0.23g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。
实施例3：实施例3的步骤及材料同于实施例1，除了使用1g等级1的石墨烯取代2g的等级1的石墨烯。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为9.63mm、密度为0.11g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。
实施例4：实施例4的步骤及材料同于实施例2，除了使用1g等级1的石墨烯取代2g的等级1的石墨烯。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为10.14mm、密度为0.10g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。
实施例5：取2g等级3的石墨烯溶于30ml的1000ppm的聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到一石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入20g的2％纤维素纳米纤维水溶液及0.24g的 1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得一反应溶液后，先将此反应溶液于80℃搅拌2小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时，可得一石墨烯/纤维素复合气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为8.65mm、密度为0.24g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。图2为此实施例制得的石墨烯/纤维素复合气凝胶于扫描式电子显微镜(SEM)放大倍率为80倍的影像照片。
实施例6：取2g等级3的石墨烯溶于30ml之1000ppm的聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到一石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入20g的2％纤维素纳米纤维水溶液及0.24g的 1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得一反应溶液后，先将此反应溶液于80℃搅拌2小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时，可得一石墨烯/纤维素复合气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为8.82mm、密度为0.24g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。
实施例7：实施例7的步骤及材料同于实施例5，除了使用1g等级3的石墨烯取代2g的等级3的石墨烯。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为9.44mm、密度为0.11g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。
实施例8：实施例8的步骤及材料同于实施例6，除了使用1g等级3的石墨烯取代2g的等级3的石墨烯。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为8.68mm、密度为0.12g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。
实施例9：实施例9的步骤及材料同于实施例5，除了使用2g等级2的石墨烯取代2g的等级3的石墨烯。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为8.79mm、密度为0.24g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。
实施例10：实施例10的步骤及材料同于实施例9，除了使用4g等级2的石墨烯取代2g的等级2的石墨烯。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的厚度为 8.82mm、密度为0.48g/cm3。进行吸水性测试，结果显示于表1中。
表1:实施例1-8的实验数据
实施例11：取2g等级2的石墨烯溶于30ml的1000ppm的聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到一石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入20g的2％纤维素纳米纤维水溶液及0.2g 的1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得一反应溶液，先将此溶液于80℃搅拌2小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时，可得一石墨烯/纤维素复合气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的吸水性佳，且经比表面积与孔隙分布分析仪 (Micromeritics ASAP2010)以气体吸附法进行比表面积(BET)分析。依此实施例制得的石墨烯/纤维素复合气凝胶的比表面积(BET)为10.6408m2/g。
实施例12：取2g等级1的石墨烯溶于30ml的1000ppm的聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到一石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶加入20g的2％纤维素纳米纤维水溶液及0.2g 的1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得一反应溶液后，先将此反应溶液于 80℃搅拌2小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时，可得一石墨烯/纤维素复合气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的吸水性佳，且经比表面积与孔隙分布分析仪 (Micromeritics ASAP2010)以气体吸附法进行比表面积(BET)分析。依此实施例制得之石墨烯/纤维素复合气凝胶的比表面积(BET)为8.7782m2/g。
表2:实施例9-10的实验数据
实施例13：取2g等级2的石墨烯溶于30ml的1000ppm的聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到一石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入20g的2％羧甲基纤维素水溶液及1g的 1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得一反应溶液后，先将此反应溶液于80℃搅拌3小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于将-40℃下冷冻干燥12小时后，得一石墨烯/纤维素复合气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的吸水性佳。
实施例14：取2g等级1的石墨烯溶于30ml的1000ppm的聚多巴胺水溶液中，于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到一石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入20g的2％羧甲基纤维素水溶液及1g的1,4- 丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得一反应溶液后，先将此反应溶液于80℃搅拌 3小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时后，得一石墨烯/纤维素复合气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的吸水性佳。
实施例15：取2g等级2的石墨烯溶于30ml的1000ppm的聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到一石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入10g的1％羧甲基纤维素胶水溶液及0.2g 的1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得一反应溶液后，先将此反应溶液于 80℃搅拌2小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时，可得一石墨烯/纤维素气凝胶。此石墨烯/纤维素气凝胶的吸水性佳，且经比表面积与孔隙分布分析仪 (Micromeritics ASAP2010)以气体吸附法进行比表面积(BET)分析。依此实施例制得的石墨烯/纤维素气凝胶的比表面积(BET)为7.2563m2/g。
实施例16：取2g等级1的石墨烯溶于30ml的1000ppm的聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到一石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入20g的1％羧甲基纤维素水溶液及0.2g 的1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得一反应溶液后，先将此反应溶液于 80℃搅拌2小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时，可得一石墨烯/纤维素复合气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的吸水性佳，且经比表面积与孔隙分布分析仪 (Micromeritics ASAP2010)以气体吸附法进行比表面积(BET)分析。依此实施例制得的石墨烯/纤维素气凝胶的比表面积(BET)为7.5393m2/g。
表3:实施例13-16的实验数据
实施例17：取2g等级1的石墨烯溶于30ml的1000ppm的聚多巴胺水溶液中，并于室温下搅拌24小时后离心，去除上层清液后得到一石墨烯/聚多巴胺凝胶。在此石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入10g的2％纤维素水溶液及1g的1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)以获得一反应溶液，其中该纤维素水溶液中含重量比为1:1的羧甲基纤维素与纤维素纳米纤维。将此反应溶液于80℃搅拌3小时后，倒入6孔培养盘(单孔底面积为9.5cm2)中，再将此装有反应溶液的培养盘置于-40℃下冷冻干燥12小时，可得一石墨烯/纤维素复合气凝胶。此石墨烯/纤维素复合气凝胶的吸水性佳。
由实施例1至8的采用纤维素纳米纤维水溶液与石墨烯所制得的石墨烯/纤维素纳米纤维复合气凝胶，在吸水饱满后仍呈现良好的结构。
实施例9至12的采用纤维素纳米纤维水溶液与石墨烯所制得的石墨烯/纤维素复合气凝胶，在吸水饱满后仍呈现良好的结构，且具有良好的比表面积
实施例13至16采用羧甲基纤维素水溶液与石墨烯所制得的石墨烯/纤维素复合气凝胶，在吸水饱满后仍呈现良好的结构，且具有良好的比表面积。
实施例17采用羧甲基纤维素/纤维素纳米纤维水溶液与石墨烯所制得之石墨烯/纤维素复合气凝胶，在吸水饱满后仍呈现良好的结构。
此外，如图1及图2所示，在扫描电子显微镜下以80倍率观察下，实施例 1及5制得的石墨烯/纤维素复合气凝胶具有良好且均匀的孔隙结构。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域具通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种石墨烯/纤维素复合气凝胶，其特征在于包含经聚多巴胺改质的石墨烯及以非共价键结至聚多巴胺上的交联纤维素。
2.根据权利要求1所述的石墨烯/纤维素复合气凝胶，其特征在于：每100重量份的石墨烯使用5重量份至55重量份的纤维素。
3.根据权利要求2所述的石墨烯/纤维素复合气凝胶，其特征在于：每100重量份的石墨烯使用10重量份至45重量份的纤维素。
4.根据权利要求1所述的石墨烯/纤维素复合气凝胶，其特征在于：该交联纤维素为一种利用交联剂交联的纤维素，且该纤维素为羧甲基纤维素、纤维素纳米纤维或二者的组合。
5.根据权利要求4所述的石墨烯/纤维素复合气凝胶，其特征在于：该交联剂选自由1,4-丁二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚及季戊四醇聚缩水甘油醚所组成的群组其中之一或其组合。
6.一种石墨烯/纤维素复合气凝胶的制造方法，其特征在于该制造方法包含：
提供石墨烯及聚多巴胺溶液；
将该石墨烯溶解于该聚多巴胺溶液中以形成石墨烯/聚多巴胺凝胶；
在该石墨烯/聚多巴胺凝胶中加入纤维素水溶液及交联剂以形成反应溶液；以及
冷冻干燥该反应溶液以形成石墨烯/纤维素复合气凝胶。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：该聚多巴胺溶液浓度为100ppm至1000ppm。
8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：该聚多巴胺溶液以多巴胺在碱性环境下聚合形成。
9.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：每100重量份的该石墨烯使用5重量份至55重量份的该纤维素。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于：每100重量份的该石墨烯使用10重量份至45重量份的该纤维素。
11.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：该纤维素为羧甲基纤维素、纤维素纳米纤维或二者的组合。
12.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：该交联剂选自由1,4-丁二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚及季戊四醇聚缩水甘油醚所组成的群组其中之一或其组合。
13.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：该交联剂在该反应溶液的浓度为500ppm至10000ppm。
14.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：该冷冻干燥步骤为在-40℃至-80℃下进行，该冷冻干燥的时间为12至24小时。
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