CN111346577A - 一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法及应用 - Google Patents

一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法及应用，包括以下步骤：（1）原料预处理，（2）催化剂混合及分散，（3）高弹交联剂添加，（4）定向预冷冻，（5）冷冻干燥；本发明以氧化石墨烯、纤维素纳米纤丝为主要原料进行复合气凝胶的制备，可提高复合气凝胶的物理强度，保证使用过程中的适用性；采用定向冷冻的方式制备具有层状结构的氧化石墨烯复合气凝胶，确保气凝胶的高弹性，在此基础上以高弹性、绿色、环保的超分子量链状聚丙烯酰胺粉末为交联剂，不仅提高了氧化石墨烯复合气凝胶的强度，同时也不影响其弹性。

Description

一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法及应用
技术领域
本发明属于复合气凝胶制备领域，具体来说涉及一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法及应用。
背景技术
气凝胶是凝胶脱溶剂形成的以气体为介质的三维多孔性非晶固态材料，具有低密度﹑高比表面积及高孔隙率的特点。基于以上特点，气凝胶在隔热、催化、储能、环境保护和化学工业等方面具有巨大的应用潜力。氧化石墨烯是石墨烯的氧化产物，是一种单原子层的多官能团石墨烯的衍生物，其二维平面内部以及边缘均具有以共价键结合的多种含氧官能团，具体表现在边缘至中心亲水性到亲油性的转变。
氧化石墨烯在气凝胶制备中已成为一种常用的骨架材料，但是由于其自身的非结晶性以及较弱的分子间作用难以保证功能材料的强度，因此大部分研究人员在制备氧化石墨烯气凝胶时多加入一定比例的交联剂以增强气凝胶物理强度，如N，N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧树脂、四羟乙基乙二胺等。
虽然交联剂可以增强氧化石墨烯气凝胶的各类强度指标，但是也在一定程度上影响了气凝胶的可压缩性以及弹性，影响其在传感、吸附后的挤压分离等方面的应用。
以氧化石墨烯气凝胶为代表的各类气凝胶在工业废水处理领域中有着广泛的用途，可作为吸附剂吸附废水中的均相以及非均相分布的杂质，也可以作为光催化剂光催化降解有机污染物，还可以作为电化学处理废水过程中的电极材料，但是现有的氧化石墨烯气凝胶对工业废水处理中臭氧的催化能力较小。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，以解决背景技术中现有的制备工艺制备得到的氧化石墨烯气凝胶在可压缩性和弹性较小的问题。
本发明的目的之二在于提供一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的应用，以解决背景技术中现有的气凝胶对废水处理中臭氧的催化能力较小的问题。
为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：
一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料预处理：将氧化石墨烯粉末和纤维素纳米纤丝悬浮液预处理，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液；
（2）催化剂混合及分散：向步骤（1）所得的氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液中加入粉末状催化剂，分散，得到混合悬浮液；
（3）高弹交联剂添加：向步骤（2）所得的混合悬浮液中加入固体超支化聚丙烯酰胺粉末，在一定体系温度下搅拌，得到全反应悬浮液；
（4）定向预冷冻：将步骤（3）所得的全反应悬浮液注入模具，采用液氮定向冷冻，得到冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶；
（5）冷冻干燥：将步骤（4）所得的冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶冷冻干燥，得到催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶。
优选地，步骤（1）的预处理为原料的混合及分散，包括：采用高速乳化机将10wt%-30wt%的氧化石墨烯粉末加入到固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝悬浮液中，以大于5000r/min的转速乳化分散至少30min，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液。
优选地，步骤（1）中，氧化石墨烯粉末呈片状，片径为500nm～40μm，厚度不大于10nm，含氧量50～60%；纤维素纳米纤丝的长径比大于100。
优选地，步骤（2）中，所述固体超支化聚丙烯酰胺粉末的质量为氧化石墨烯粉末绝干质量的2.0～10.0%。
优选地，步骤（2）中，所述分散为以不小于25m/s的线速度搅拌至少30min。
优选地，步骤（3）中，所述搅拌的线速度不小于15m/s,搅拌时间不小于30min，体系温度为50～70℃。
优选地，步骤（4）中，模具厚度不大于10mm；定向冷冻的温度不大于-170℃，定向冷冻时间大于10min。
优选地，所述步骤（5）中，冷冻干燥的温度不大于-50℃，冷冻干燥时间不小于36h。
优选地，步骤（2）中，粉末状催化剂为纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂，纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂的质量为氧化石墨烯粉末绝干质量的8.0～12.0%。
一种采用高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法制得的高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的应用，所述高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶用于工业废水处理中对臭氧的催化。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明以氧化石墨烯、纤维素纳米纤丝为主要原料进行复合气凝胶的制备，可提高复合气凝胶的物理强度，保证使用过程中的适用性；
（2）本发明采用定向冷冻的方式制备具有层状结构的氧化石墨烯复合气凝胶，确保气凝胶的高弹性，在此基础上以高弹性、绿色、环保的超分子量链状聚丙烯酰胺粉末为交联剂，不仅提高了氧化石墨烯复合气凝胶的强度，同时也不影响其弹性；
（3）本发明配合特定的成型方式，形成以高长径比的纤维素纳米纤丝为骨架，以纳米级片状氧化石墨烯为填充物的高强度结构，制备得到的氧化石墨烯气凝胶具有极大的比表面积和孔隙率，且孔分布在10~100nm之间，较为均匀，可以极大改善吸附效果，提高氧化石墨烯复合气凝胶的吸附催化活性。
（4）将纳米级的MnO2/γ-Al2O3/TiO2固态粉末作为催化剂，氧化石墨烯气凝胶负载MnO2/γ-Al2O3/TiO2非均相催化剂，具有极强的臭氧催化能力，有利于提高废水处理过程中臭氧的催化分解的能力。
（5）使用的交联剂不仅可以增强氧化石墨烯与纤维素纳米纤丝间的结合，还可以利用其超支化链状分子的特点将MnO2/γ-Al2O3/TiO2非均相催化剂絮凝、固定于气凝胶骨架结构上，从而保证废水处理过程中催化剂可保持牢固的结合，防止催化剂脱落。
（6）本发明所用的原料为氧化石墨烯、纤维素纳米纤丝，其来源广泛，绿色环保，在提高臭氧利用率的同时不会造成二次污染，节约废水处理成本。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为本发明的应用的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中，需要说明的是，步骤1中加入的氧化石墨烯的质量分数为10～30wt%，其质量分数是以固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝的质量为基准的，举例来说，若氧化石墨烯的质量分数为10wt%，则有氧化石墨烯与纤维素纳米纤丝的质量比为1:9,质量比的具体计算为本领域公知常识，本领域技术人员可根据具体质量分数进行计算；纤维素纳米纤丝悬浮液可以由纯机械法制备，纤维素纳米纤丝悬浮液如何通过纯机械法制备为本领域的公知常识，本领域技术人员可根据实际情况自行设置。
本发明中，还需要说明的是，氧化石墨烯的绝干质量为经人工干燥，使含水率为零时的氧化石墨烯的质量。此为本领域普通技术人员的公知常识，本领域技术人员可根据实际情况自行设置。
本发明中，需要说明的是，氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液为氧化石墨烯-纤维素纳米纤丝悬浮液的简称。
实施例1：
本实施例的一种高弹层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）原料混合及分散：采用高速乳化机将氧化石墨烯粉末分散在固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝悬浮液中，其中氧化石墨烯用量为10wt%，进行高速乳化分散，转速大于5000r/min，分散时间不小于30min，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液；
（2）臭氧催化剂混合及分散：在搅拌线速度为25m/s的条件下向步骤（1）中制得的氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液中加入纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂，分散至少30min，得到混合悬浮液；其中，纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂的用量为氧化石墨烯绝干质量的8.0%；
（3）高弹交联剂的添加：在搅拌线速度为15m/s的条件下向步骤（2）中制得的混合悬浮液中加入固体超支化聚丙烯酰胺粉末，其用量为氧化石墨烯粉末绝干质量的2.0%，体系温度控制在50～70℃，搅拌时间为30min，得到全反应悬浮液；
（4）定向预冷冻：将步骤（3）制得的全反应悬浮液注入厚度为10mm的模具中，采用液氮进行定向冷冻，冷冻温度为-170℃，时间不小于10min，制得冷冻后的氧化石墨固体凝胶；
（5）冷冻干燥：将步骤（4）得到的冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶进行冷冻干燥，干燥温度为-50℃，时间为36h，得到MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶。
步骤（1）中，氧化石墨烯粉末颗粒呈片状，片径为500nm～40μm，厚度不大于10nm，含氧量50～60%；纤维素纳米纤丝的长径比大于100。
本发明中，以MnO2/γ-Al2O3/TiO2粉末作为臭氧催化剂，最后得到MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶，具有极强的臭氧催化能力，有利于提高废水处理过程中臭氧的催化分解的能力。
实施例2：
本实施例的一种高弹层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）原料混合及分散：采用高速乳化机将氧化石墨烯粉末分散在固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝悬浮液中，其中氧化石墨烯用量为15wt%，进行高速乳化分散，转速大于5000r/min，分散时间不小于30min，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液；
（2）臭氧催化剂混合及分散：在搅拌线速度为25m/s的条件下向步骤（1）中制得的氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液中加入纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂，分散至少30min，得到混合悬浮液；其中，纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂的用量为氧化石墨烯绝干质量的9.0%；
（3）高弹交联剂的添加：在搅拌线速度为15m/s的条件下向步骤（2）中制得的混合悬浮液中加入固体超支化聚丙烯酰胺粉末，其用量为氧化石墨烯粉末绝干质量的4.0%，体系温度控制在50～70℃，搅拌时间为30min，得到全反应悬浮液；
（4）定向预冷冻：将步骤（3）制得的全反应悬浮液注入厚度为10mm的模具中，采用液氮进行定向冷冻，冷冻温度为-170℃，时间不小于10min，制得冷冻后的氧化石墨固体凝胶；
（5）冷冻干燥：将步骤（4）得到的冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶进行冷冻干燥，干燥温度为-50℃，时间为36h，得到MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶。
步骤（1）中，氧化石墨烯粉末颗粒呈片状，片径为500nm～40μm，厚度不大于10nm，含氧量50～60%；纤维素纳米纤丝的长径比大于100。
实施例3：
本实施例的一种高弹层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）原料混合及分散：采用高速乳化机将氧化石墨烯粉末分散在固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝悬浮液中，其中氧化石墨烯用量为20wt%，进行高速乳化分散，转速大于5000r/min，分散时间不小于30min，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液；
（2）臭氧催化剂混合及分散：在搅拌线速度为25m/s的条件下向步骤（1）中制得的氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液中加入纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂，分散至少30min，得到混合悬浮液；其中，纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂的用量为氧化石墨烯绝干质量的10%；
（3）高弹交联剂的添加：在搅拌线速度为15m/s的条件下向步骤（2）中制得的混合悬浮液中加入固体超支化聚丙烯酰胺粉末，其用量为氧化石墨烯粉末绝干质量的6.0%，体系温度控制在50～70℃，搅拌时间为30min，得到全反应悬浮液；
（4）定向预冷冻：将步骤（3）制得的全反应悬浮液注入厚度为10mm的模具中，采用液氮进行定向冷冻，冷冻温度为-170℃，时间不小于10min，制得冷冻后的氧化石墨固体凝胶；
（5）冷冻干燥：将步骤（4）得到的冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶进行冷冻干燥，干燥温度为-50℃，时间为36h，得到MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶。
步骤（1）中，氧化石墨烯粉末颗粒呈片状，片径为500nm～40μm，厚度不大于10nm，含氧量50～60%；纤维素纳米纤丝的长径比大于100。
实施例4：
本实施例的一种高弹层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）原料混合及分散：采用高速乳化机将氧化石墨烯粉末分散在固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝悬浮液中，其中氧化石墨烯用量为25wt%，进行高速乳化分散，转速大于5000r/min，分散时间不小于30min，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液；
（2）臭氧催化剂混合及分散：在搅拌线速度为25m/s的条件下向步骤（1）中制得的氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液中加入纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂，分散至少30min，得到混合悬浮液；其中，纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂的用量为氧化石墨烯绝干质量的11%；
（3）高弹交联剂的添加：在搅拌线速度为15m/s的条件下向步骤（2）中制得的混合悬浮液中加入固体超支化聚丙烯酰胺粉末，其用量为氧化石墨烯粉末绝干质量的8.0%，体系温度控制在50～70℃，搅拌时间为30min，得到全反应悬浮液；
（4）定向预冷冻：将步骤（3）制得的全反应悬浮液注入厚度为10mm的模具中，采用液氮进行定向冷冻，冷冻温度为-170℃，时间不小于10min，制得冷冻后的氧化石墨固体凝胶；
（5）冷冻干燥：将步骤（4）得到的冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶进行冷冻干燥，干燥温度为-50℃，时间为36h，得到MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶。
步骤（1）中，氧化石墨烯粉末颗粒呈片状，片径为500nm～40μm，厚度不大于10nm，含氧量50～60%；纤维素纳米纤丝的长径比大于100。
实施例5：
本实施例的一种高弹层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）原料混合及分散：采用高速乳化机将氧化石墨烯粉末分散在固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝悬浮液中，其中氧化石墨烯用量为30wt%，进行高速乳化分散，转速大于5000r/min，分散时间不小于30min，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液；
（2）臭氧催化剂混合及分散：在搅拌线速度为25m/s的条件下向步骤（1）中制得的氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液中加入纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂，分散至少30min，得到混合悬浮液；其中，纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂的用量为氧化石墨烯绝干质量的12%；
（3）高弹交联剂的添加：在搅拌线速度为15m/s的条件下向步骤（2）中制得的混合悬浮液中加入固体超支化聚丙烯酰胺粉末，其用量为氧化石墨烯粉末绝干质量的10.0%，体系温度控制在50～70℃，搅拌时间为30min，得到全反应悬浮液；
（4）定向预冷冻：将步骤（3）制得的全反应悬浮液注入厚度为10mm的模具中，采用液氮进行定向冷冻，冷冻温度为-170℃，时间不小于10min，制得冷冻后的氧化石墨固体凝胶；
（5）冷冻干燥：将步骤（4）得到的冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶进行冷冻干燥，干燥温度为-50℃，时间为36h，得到MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶。
步骤（1）中，氧化石墨烯粉末颗粒呈片状，片径为500nm～40μm，厚度不大于10nm，含氧量50～60%；纤维素纳米纤丝的长径比大于100。
对比例1：
本对比例制备的一种层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）原料混合及分散：采用高速乳化机将氧化石墨烯粉末分散在固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝悬浮液中，其中氧化石墨烯用量为30wt%（以固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝的质量为基准），进行高速乳化分散，转速大于5000r/min，分散时间不小于30min，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液；
（2）臭氧催化剂混合及分散：在高速搅拌的条件下向步骤（1）中制得的氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液中加入纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂12%（以石墨烯粉末绝干质量为基准），进行分散处理，得到混合悬浮液，其中搅拌线速度为25m/s，分散时间不小于30min；
（3）定向预冷冻：将步骤（3）制得的全反应悬浮液注入厚度为10mm的模具中，采用液氮进行定向冷冻，冷冻温度为-170℃，时间不小于10min，制得冷冻后的氧化石墨固体凝胶；
（4）冷冻干燥：将步骤（4）得到的冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶进行冷冻干燥，干燥温度为-50℃，时间为36h，得到MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶。
步骤（1）中，氧化石墨烯粉末颗粒呈片状，片径为500nm～40μm，厚度不大于10nm，含氧量50～60%；纤维素纳米纤丝的长径比大于100。
对比例2：
本对比例的一种非MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）原料混合及分散：采用高速乳化机将氧化石墨烯粉末分散在固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝悬浮液中，其中氧化石墨烯用量为30wt%（以固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝的质量为基准），进行高速乳化分散，转速大于5000r/min，分散时间不小于30min，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液；
（2）高弹交联剂的添加：在搅拌线速度为15m/s的条件下向步骤（2）中制得的混合悬浮液中加入固体超支化聚丙烯酰胺粉末，其用量为氧化石墨烯粉末绝干质量的10.0%，体系温度控制在50～70℃，搅拌时间为30min，得到全反应悬浮液；
（3）定向预冷冻：将步骤（3）制得的全反应悬浮液注入厚度为10mm的模具中，采用液氮进行定向冷冻，冷冻温度为-170℃，时间不小于10min，制得冷冻后的氧化石墨固体凝胶；
（4）冷冻干燥：将步骤（4）得到的冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶进行冷冻干燥，干燥温度为-50℃，时间为36h，得到非MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶。
步骤（1）中，氧化石墨烯粉末颗粒呈片状，片径为500nm～40μm，厚度不大于10nm，含氧量50～60%；纤维素纳米纤丝的长径比大于100。
表1为实施例1-5以及对比例1-2的性能测试结果，根据实施例1-5可知，MnO2/γ-Al2O3/TiO2臭氧催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶的性能与氧化石墨烯粉末、MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化粉剂末及固体超支化聚丙烯酰胺粉末的含量有关；根据实施例5和对比例1可知，以氧化石墨烯和纤维素纳米纤丝为主要原料制备得到的氧化石墨烯复合气凝胶物理强度高，使用交联剂不仅提高氧化石墨烯复合气凝胶的强度，同时还能提高其弹性；根据实施例5和对比文件2可知，以MnO2/γ-Al2O3/TiO2粉末作为催化剂最后制备得到的氧化石墨烯复合气凝胶，其CODcr去除率和色度去除率显著提高，说明以MnO2/γ-Al2O3/TiO2粉末作为催化剂最后制备得到的氧化石墨烯复合气凝胶具有极强的臭氧催化能力，有利于提高废水处理过程中臭氧的催化分解的能力。
表1：
样品 拉伸强度（Mpa） 压缩比（%） COD<sub>cr</sub>去除率（%） 色度去除率（%）
实施例1 40.1 37.36 65.4 57.3
实施例2 43.4 45.77 70.7 68.5
实施例3 47.1 50.12 73.6 74.5
实施例4 56.5 52.31 79.8 82.6
实施例5 64.7 52.62 86.4 86.4
对比例1 46.3 32.30 59.0 80.3
对比例2 67.5 54.36 26.3 45.7
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料预处理：将氧化石墨烯粉末和纤维素纳米纤丝悬浮液预处理，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液；
（2）催化剂混合及分散：向步骤（1）所得的氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液中加入粉末状催化剂，分散，得到混合悬浮液；
（3）高弹交联剂添加：向步骤（2）所得的混合悬浮液中加入固体超支化聚丙烯酰胺粉末，在一定体系温度下搅拌，得到全反应悬浮液；
（4）定向预冷冻：将步骤（3）所得的全反应悬浮液注入模具，采用液氮定向冷冻，得到冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶；
（5）冷冻干燥：将步骤（4）所得的冷冻后的氧化石墨烯固体凝胶冷冻干燥，得到催化剂负载的高弹性层状氧化石墨烯气凝胶。
2.如权利要求1所述的一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，
步骤（1）的预处理为原料的混合及分散，包括：采用高速乳化机将10wt%-30wt%的氧化石墨烯粉末加入到固含量为1.0%的纤维素纳米纤丝悬浮液中，以大于5000r/min的转速乳化分散至少30min，得到氧化石墨烯纳米纤丝悬浮液。
3.如权利要求1所述的一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，
步骤（1）中，氧化石墨烯粉末颗粒呈片状，片径为500nm～40μm，厚度不大于10nm，含氧量50～60%；纤维素纳米纤丝的长径比大于100。
4.如权利要求1所述的一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，
步骤（2）中，所述固体超支化聚丙烯酰胺粉末的质量为氧化石墨烯粉末绝干质量的2.0～10.0%。
5.如权利要求1所述的一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，
步骤（2）中，所述分散为以不小于25m/s的线速度搅拌至少30min。
6.如权利要求1所述的一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，
步骤（3）中，所述搅拌的线速度不小于15m/s,搅拌时间不小于30min，体系温度为50～70℃。
7.如权利要求1所述的一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，
步骤（4）中，模具厚度不大于10mm；定向冷冻的温度不大于-170℃，定向冷冻时间不小于10min。
8.如权利要求1所述的一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，
所述步骤（5）中，冷冻干燥的温度不大于-50℃，冷冻干燥时间不小于36h。
9.如权利要求1所述的一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，
步骤（2）中，粉末状催化剂为纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂，纳米级粉末状MnO2/γ-Al2O3/TiO2复合催化剂的质量为氧化石墨烯粉末绝干质量的8.0～12.0%。
10.一种采用如权利要求9所述制备方法制得的高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的应用，其特征在于，所述高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶用于工业废水处理中对臭氧的催化。
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