一种液体金属气凝胶、其制备方法及应用
阅读：344发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种液体金属气凝胶、其制备方法及应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种液体金属气凝胶、其制备方法及应用。所述液体金属气凝胶具有连续三维多孔网络结构，所述连续三维多孔网络结构由液体金属纳米颗粒及 石墨 烯 片层 相互搭接构成，其中至少部分的液体金属纳米颗粒被 石墨烯 纳米片层包裹。所述制备方法包括：将液体金属分散于多糖 水 溶液中形成液体金属纳米颗粒，且使其被多糖包裹，获得稳定分散液；然后与 氧 化石墨烯均匀混合，之后加入金属氢氧化物胶体、 葡萄糖 酸内酯进行离子交联，静置，得到液体金属水凝胶，再经还原、 溶剂 置换处理和干燥处理，获得液体金属气凝胶。本发明的液体金属气凝胶的 比表面积 高、 密度 低、热导率高，具有亲水性及化学 稳定性 ，制备工艺简单、反应条件温和可控，应用前景广泛。，下面是一种液体金属气凝胶、其制备方法及应用专利的具体信息内容。
1.一种液体金属气凝胶，其特征在于，它具有连续三维多孔网络结构，所述连续三维多孔网络结构由液体金属纳米颗粒及石墨烯片层相互搭接构成，其中至少部分的液体金属纳米颗粒被石墨烯纳米片层包裹。
2.根据权利要求1所述的液体金属气凝胶，其特征在于：所述液体金属纳米颗粒的材质包含镓、铟、铷、铯中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述液体金属纳米颗粒的粒径为0.01μm～2μm，优选为0.05μm～1μm，进一步优选为0.075μm～0.75μm；
和/或，所述液体金属纳米颗粒通过包裹于其表面的多糖与石墨烯片层紧密结合；
和/或，所述液体金属气凝胶包含10～90wt％液体金属纳米颗粒和90～10wt％石墨烯片层。
3.根据权利要求1所述的液体金属气凝胶，其特征在于，所述三维多孔网络结构由孔径为0.5～2nm的微孔、孔径为2～50nm的介孔和孔径为50nm～500μm的宏孔组成；
2 2
和/或，所述液体金属气凝胶的比表面积为10～1000m/g，优选为100～500m/g；
和/或，所述液体金属气凝胶的密度为25～200mg/cm3，优选为45～150mg/cm3；
和/或，所述液体金属气凝胶的热导率为0.10～0.80W/m-1.k-1，优选为0.20～0.60W/m-
1.k-1；
和/或，所述液体金属气凝胶的孔容为0.2～3.2cm3/g，优选为0.5～2.5cm3/g，进一步优选为0.7～2.0cm3/g；
和/或，所述液体金属气凝胶的孔隙率为1～99％；
和/或，所述液体金属气凝胶表面与水的静态接触角为30～130o，优选为50～90°。
4.一种液体金属气凝胶的制备方法，其特征在于包括：
(1)将液体金属分散于多糖水溶液中形成液体金属纳米颗粒，且使所述液体金属纳米颗粒被多糖包裹，获得稳定分散液；
(2)将步骤(1)所获液体金属纳米颗粒的分散液与氧化石墨烯均匀混合，之后依次加入金属氢氧化物胶体、葡萄糖酸内酯进行离子交联，静置，得到液体金属水凝胶；
(3)以还原剂对所述液体金属水凝胶中的氧化石墨烯进行还原处理；
(4)对步骤(3)所获液体金属水凝胶进行溶剂置换、干燥处理，获得液体金属气凝胶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述液体金属包含镓、铟、铷、铯中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述多糖包括海藻酸钠、甲壳素、壳聚糖、糖胺聚糖类多糖、纤维素类多糖、果胶类多糖中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述多糖水溶液中多糖的含量为0.01～1wt％，优选为0.05～0.3wt％；和/或，所述液体金属在多糖水溶液中的含量为1～100mg/mL，优选为5～50mg/mL；和/或，包裹于所述液体金属纳米颗粒的多糖的厚度为5～30nm，优选为8～20nm；
和/或，所述步骤(1)包括：将液体金属超声分散于多糖水溶液中；优选的，所述超声分散的功率为200～800W，优选为400～600W。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述金属氢氧化物胶体包括氢氧化镧、氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化铬、氢氧化铜、氢氧化钡、氢氧化钙中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述金属氢氧化物胶体与葡萄糖酸内酯的摩尔比为1:20～10:1，优选为1:10～5:1；和/或，所述静置的时间为8～48h，优选为12～36h，进一步优选为18～24h。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述还原剂包括HI、抗坏血酸、抗坏血酸钠、水合肼、乙二胺、含Fe2+化合物和多巴胺中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述还原剂与氧化石墨烯的质量比为3:1～50:1，优选为5:1～15:1；和/或，所述还原处理的温度为室温～180℃，优选为40～120℃，时间为2～72h，优选为12～48h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)包括：采用水或有机溶剂对所述液体金属水凝胶进行溶剂置换处理；优选的，所述有机溶剂包括叔丁醇、乙醇、正己烷、丙酮中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述水或有机溶剂与液体金属水凝胶的体积比为5～100:1，优选为20～60:1；优选的，所述溶剂置换处理的次数为3～10次，每次置换的时间为3～24h，优选为5～18h；
和/或，所述干燥处理包括超临界流体CO2干燥、常压干燥和冷冻干燥方式中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述冷冻干燥的温度为0～50℃；和/或，所述干燥处理的时间为
6～48h，优选为12～24h。
9.由权利要求4-8中任一项所述方法制备的液体金属气凝胶。
10.如权利要求1-3、9中任一项所述的液体金属气凝胶于保温隔热、催化、电池、超级电容器、吸附、传感领域或光-热水蒸发领域中的应用。
一种液体金属气凝胶、其制备方法及应用
技术领域
背景技术
[0002] 液态金属是一种可以在室温下呈现液态的金属，由于同时具有金属特性和液体的流动性，近年来备受关注。由于液体金属具有低熔点、高电导率及高热导率等优异性质，因此在3D打印、柔性电子器件、分子机器、热管理及医药载体等领域有着广泛的应用前景。目前为止，液体金属的直接应用面临着两个巨大的难题：一方面，液体金属一般具有较大的表面张力，难以被分散并用作填充材料。虽然目前科研工作者采用电场、超声、气动分散以及微流控等方法将液体金属分散成微液滴以方便进行下一步的操控，但是液滴的稳定存在仍是一个巨大挑战。与此同时，高表面张力导致液体金属与其他材料复合时存在严重的界面问题，容易泄漏。另一方面，液体金属缺乏前驱体，难以通过化学方法合成为自支撑的宏观体材料。清华大学Liu Jing课题组提出在液体金属中混合其他金属纳米颗粒及一定量的酸，通过形成原电池来产生气体以此来造孔形成液体金属多孔材料(Mater.Horiz.,2018,5,222--229)，但是所得到的多孔液体金属在较高温度下会再次熔融，孔结构会消失，并不稳定。虽然液体金属目前已经得到了较多的研究，但是以上两个缺点仍然在限制着它的应用。
[0003] 鉴于对可自支撑且性质稳定的液体金属宏观体材料的需求，充分发挥液体金属的优势，迫切需要克服以上液体金属的缺陷。气凝胶作为一种高度多孔性的纳米材料，由特定纳米单元组装而成，因此它既可以表现出纳米结构单元本身的特性，又可以表现出气凝胶高比表面积、高孔隙率的特性，在能源存储与转换、催化、传感等众多领域具有广阔的应用前景。基于此，将液体金属与气凝胶结构进行有机结合，将液体金属纳米结构组装成气凝胶结构可以大大的扩展其应用，因此迫切需要提出一种结构均匀且稳定的液体金属气凝胶材料及制备方法，来达到工艺简单、周期短、成本低的目的。
发明内容
[0004] 本发明的主要目的在于提供一种液体金属气凝胶及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
[0005] 本发明的另一目的还在于提供所述液体金属气凝胶的应用。
[0006] 为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
[0007] 本发明实施例提供了一种液体金属气凝胶，它具有连续三维多孔网络结构，所述连续三维多孔网络结构由液体金属纳米颗粒及石墨烯片层相互搭接构成，其中至少部分的液体金属纳米颗粒被石墨烯纳米片层包裹。
[0008] 本发明实施例还提供了一种液体金属气凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
[0009] (1)将液体金属分散于多糖水溶液中形成液体金属纳米颗粒，且使所述液体金属纳米颗粒被多糖包裹，获得稳定分散液；
[0011] (3)以还原剂对所述液体金属水凝胶中的氧化石墨烯进行还原处理；
[0012] (4)对步骤(3)所获液体金属水凝胶进行溶剂置换、干燥处理，获得液体金属气凝胶。
[0013] 本发明实施例还提供了由前述方法制备的液体金属气凝胶。
[0015] 与现有技术相比，本发明的优点至少在于：
[0016] 1)本发明提供的液体金属气凝胶，主要由液体金属纳米颗粒及石墨烯纳米片层组成，首次实现了液体金属纳米结构单元的组装，所述液体金属气凝胶结构均匀，同时具有气凝胶和液体金属的特性，具有较低的密度，较高的比表面积，较高的热导率，良好的亲水性及化学稳定性；
[0017] 2)在本发明的制备工艺中，先用多糖对液体金属进行超声分散，多糖可作为表面活性剂有利于液体金属纳米颗粒在溶液中的稳定分散。多糖本身含有较多羟基，可以与氧化石墨烯片层之间形成氢键作用，因此被多糖包裹的液体金属纳米颗粒可以很好的与氧化石墨烯片层结合；在葡萄糖酸内酯存在的情况下，金属氢氧化物释放出金属离子快速交联氧化石墨烯片层，有利于形成结构均匀的凝胶结构；
[0018] 3)本发明提供的液体金属气凝胶制备工艺简单，反应条件温和、可控，低能耗，绿色无污染，适于大规模生产，应用前景广泛；
[0019] 4)本发明提供的液体金属气凝胶，具有高比表面积、良好的导电性，可应用于催化、电池、超级电容器及传感等领域。同时，其高比表面积、孔隙率等特性可用于吸附领域中。另外，石墨烯片层具有很强的太阳光吸收特性，具有优异的光热转换性能，同时气凝胶结构具有保温作用，可以有效降低热能向外界扩散。所述液体金属气凝胶因为多糖的存在具有一定的亲水性，可以通过孔结构泵送水，因为液体金属纳米颗粒具有较高热导率，可以在局部将热量传递给水，因此带来了较高的光热水蒸发速率，在光热水蒸发领域具有广阔的应用前景。附图说明
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021] 图1a和图1b是本发明实施例1所获镓纳米颗粒的TEM图及镓气凝胶的SEM图。
[0022] 图2是本发明实施例2所获镓气凝胶中铟纳米颗粒的粒径分布图。
[0023] 图3是本发明实施例3所获铷气凝胶的SEM图。
[0024] 图4是本发明实施例4所获镓铟合金气凝胶的SEM图。
[0025] 图5a和图5b是本发明实施例5所获铯纳米颗粒的STEM图及铯气凝胶的SEM图。
[0026] 图6是本发明实施例6所获镓气凝胶的DSC图。
[0028] 图8是本发明实施例8所获镓气凝胶的光吸收谱图。
[0029] 图9是本发明实施例9所获镓气凝胶的光热转换红外照片。
[0030] 图10是本发明实施例10所获镓气凝胶的光热转换红外照片。
[0031] 图11是本发明对照例1所获镓气凝胶表面与水的接触角照片。
[0032] 图12是本发明对照例2所获镓气凝胶的透射电镜图。
[0033] 图13是本发明对照例3所获镓气凝胶表面与水的接触角照片。
具体实施方式
[0034] 鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，本发明通过液体金属纳米结构单元与石墨烯纳米片层自组装的策略，制备出可自支撑的液体金属气凝胶。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0035] 本发明实施例的一个方面提供的一种液体金属气凝胶，它具有连续三维多孔网络结构，所述连续三维多孔网络结构由液体金属纳米颗粒及石墨烯片层相互搭接构成，其中至少部分的液体金属纳米颗粒被石墨烯纳米片层包裹。所述液体金属纳米颗粒被石墨烯纳米片层包裹，紧密搭接在一起。
[0036] 进一步地，所述液体金属纳米颗粒被多糖分子包裹，可以通过氢键作用与石墨烯片层紧密结合，从而形成连续的三维多孔网络结构。
[0037] 进一步地，所述液体金属纳米颗粒通过包裹于其表面的多糖与石墨烯片层紧密结合。
[0038] 在一些实施方案之中，所述液体金属纳米颗粒的材质包含镓、铟、铷、铯等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0039] 在一些实施方案之中，所述液体金属纳米颗粒的粒径为0.01μm～2μm，优选为0.05μm～1μm，进一步优选为0.075μm～0.75μm。
[0040] 进一步地，所述液体金属气凝胶包含微孔、介孔和宏孔，所述微孔孔径介于0.5～2nm，所述介孔孔径为2～50nm，所述宏孔孔径为50nm～500μm。
[0041] 进一步地，所述三维多孔网络结构由孔径为0.5～2nm的微孔、孔径为2～50nm的介孔和孔径为50nm～500μm的宏孔组成。
[0042] 进一步地，所述液体金属气凝胶的比表面积为10～1000m2/g，优选为100～500m2/g。
[0043] 进一步地，所述液体金属气凝胶的密度为25～200mg/cm3，优选为45～150mg/cm3。
[0044] 进一步地，所述液体金属气凝胶的热导率为0.10～0.80W/m-1.k-1，优选为0.20～0.60W/m-1.k-1。
[0045] 进一步地，所述液体金属气凝胶的孔容为0.2～3.2cm3/g，优选为0.5～2.5cm3/g，3
进一步优选为0.7～2.0cm/g。
进一步优选为0.7～2.0cm/g。
[0046] 进一步地，所述液体金属气凝胶的孔隙率为1～99％。
[0047] 进一步地，所述液体金属气凝胶表面与水的静态接触角为30～130o，优选为50°～90°。
[0048] 在一些实施方案中，所述液体金属气凝胶中，液体金属纳米颗粒的质量百分比为10～90wt％，石墨烯片层的质量百分比为90～10wt％。
[0049] 本发明实施例的另一个方面还提供了一种液体金属气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0050] (1)将液体金属分散于多糖水溶液中形成液体金属纳米颗粒，且使所述液体金属纳米颗粒被多糖包裹，获得稳定分散液；
[0051] (2)将步骤(1)所获液体金属纳米颗粒的分散液与氧化石墨烯均匀混合，之后依次加入金属氢氧化物胶体、葡萄糖酸内酯进行离子交联，静置，得到液体金属水凝胶；
[0052] (3)以还原剂对所述液体金属水凝胶中的氧化石墨烯进行还原处理；
[0053] (4)对步骤(3)所获液体金属水凝胶进行溶剂置换、干燥处理，获得液体金属气凝胶。
[0054] 在一些更为具体的实施方案之中，所述制备方法具体包括：
[0055] (1)将液体金属超声分散于天然多糖水溶液中，液体金属在超声作用力下分散液体金属纳米颗粒，外层被多糖包裹，避免发生团聚沉淀，形成可稳定分散于溶液中的液体金属纳米颗粒；
[0056] (2)将所述液体金属纳米颗粒与氧化石墨烯溶液进行混合，液体金属纳米颗粒在氧化石墨烯溶液中稳定分散，先后加入金属氢氧化物胶体及葡萄糖酸内酯进行离子交联，静置，得到液体金属水凝胶；
[0057] (3)将所述液体金属水凝胶浸渍入还原剂水溶液中，还原液体金属水凝胶中的氧化石墨烯；
[0059] 在一些实施方案之中，所述步骤(1)中，配制一定浓度的多糖水溶液，在一定功率的超声作用力下将液体金属分散成液体金属纳米颗粒，多糖分子包裹于液体金属纳米颗粒外层，维持液体金属纳米颗粒的稳定性。
[0060] 进一步地，所述液体金属包含镓、铟、铷、铯等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0062] 进一步地，所述多糖水溶液中多糖的含量为0.01～1wt％，优选为0.05～0.3wt％。
[0063] 进一步地，所述超声功率为200～800W，优选为400～600W。
[0064] 进一步地，所述液体金属在多糖水溶液中的含量为1～100mg/mL，优选为5～50mg/mL。
[0065] 进一步地，所述包裹在液体金属纳米颗粒外的多糖的厚度为5～30nm，优选为8～20nm。
[0066] 在一些实施方案之中，步骤(2)中所述氧化石墨烯水溶液的浓度为2～20mg/mL，优选为5～15mg/mL。
[0068] 进一步地，所述金属氢氧化物胶体与葡萄糖酸内酯的摩尔比为1:20～10:1，优选为1:10～5:1。
[0069] 进一步地，所述静置的时间为8～48h，优选为12～36h，进一步优选为18～24h。
[0070] 在一些实施方案之中，步骤(3)中，所述还原剂的种类包括HI、抗坏血酸、抗坏血酸钠、水合肼、乙二胺、含Fe2+化合物和多巴胺等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0071] 进一步地，所述还原剂与氧化石墨烯的质量比为3:1～50:1，优选为5:1～15:1。
[0072] 进一步地，所述还原处理的温度为室温～180℃，优选为40～120℃，还原处理的时间为2～72h，优选为12～48h。
[0073] 在一些实施方案之中，步骤(4)中，所述用于溶剂置换的水及有机溶剂的体积是液体金属水凝胶的5～100倍，优选为20～60倍。
[0074] 进一步地，所述溶剂置换处理的次数为3～10次，每次置换的时间为3～24h，优选为5～18h。
[0075] 进一步地，所述有机溶剂包括叔丁醇、乙醇、正己烷、丙酮等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0077] 进一步地，所述冷冻干燥样品室的温度为0～50℃。
[0078] 进一步地，所述干燥处理的时间为6～48h，优选为12～24h。
[0079] 进一步地，所述用水或叔丁醇进行置换的液体金属气凝胶采用冷冻干燥的方法，所述用乙醇、正己烷、丙酮中的任意一种或两种以上的组合进行溶剂置换的液体金属气凝胶采用超临界干燥方式。
[0080] 本发明实施例的另一个方面还提供了由前述方法制备的液体金属气凝胶。
[0081] 本发明实施例的另一个方面还提供了前述任一种液体金属气凝胶于保温隔热、催化、电池、超级电容器、吸附、传感领域或光-热水蒸发等领域中的应用。
[0082] 进一步地，所述液体金属气凝胶在光热水蒸发领域中的应用：液体金属气凝胶中的石墨烯片层具有很强的太阳光吸收特性，具有优异的光热转换性能，通过吸收太阳光能转化为热量，同时气凝胶结构具有保温作用，可以有效降低热能向外界扩散。
[0083] 进一步地，所述液体金属气凝胶因为多糖的存在具有一定的亲水性，可以通过孔结构泵送水，因为液体金属纳米颗粒具有较高热导率，高热导率的液体金属可以在局部将热量传递给少量的水，进行密集局部加热，产生水蒸气，亲水性有利于水被及时泵送至孔结构中，以上所述两种特性使得液体金属气凝胶具有优异的光-热水蒸发速率，在光热水蒸发领域具有广阔的应用前景。
[0084] 藉由上述技术方案，本发明提供的液体金属气凝胶，主要由液体金属纳米颗粒及石墨烯纳米片层组成，首次实现了液体金属纳米结构单元的组装，所述液体金属气凝胶结构均匀，同时具有气凝胶和液体金属的特性，具有较低的密度，较高的比表面积，较高的热导率，良好的亲水性及化学稳定性。
[0085] 以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围，本领域技术人员可根据实际情况进行调整。
[0086] 实施例1
[0087] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.01wt％的海藻酸钠水溶液，取40mL，加入40mg液体金属镓，采用400W功率进行超声，获得镓纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属镓表面海藻酸钠的厚度为5nm。
[0088] (2)取4mL上述镓纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.1mol氢氧化镧胶体溶液，然后加入2mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置12h，获得液体金属镓水凝胶。
[0089] (3)将上述液体金属水凝胶浸渍入1.5mol/L的抗坏血酸水溶液中，室温浸渍48h，对氧化石墨烯进行还原。
[0090] (4)用乙醇对上述液体金属镓水凝胶进行置换，乙醇与液体金属镓水凝胶的体积比为5:1，每次置换的时间为3h，置换4次后进行超临界流体CO2干燥，干燥12h，获得液体金属镓气凝胶。
[0091] 本实施例所获液体金属镓气凝胶的结构与性能表征数据如下：经BET测试液体金2
属镓气凝胶的比表面积约为305m /g，平均孔径约为22.4nm。镓纳米颗粒的透射电镜图及镓气凝胶的微观形貌测试图请参见图1a和图1b，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
属镓气凝胶的比表面积约为305m /g，平均孔径约为22.4nm。镓纳米颗粒的透射电镜图及镓气凝胶的微观形貌测试图请参见图1a和图1b，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0092] 实施例2
[0093] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为1wt％的甲壳素溶液，取40mL，加入40mg液体金属铟，采用400W功率进行超声，获得铟纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属铟表面海藻酸钠的厚度为8nm。
[0094] (2)取4mL上述铟纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入1mol氢氧化铁胶体溶液，然后加入0.1mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置12h，获得液体金属铟水凝胶。
[0095] (3)将上述液体金属铟水凝胶浸渍入3mol/L的抗坏血酸水溶液中，于40℃浸渍40h，对氧化石墨烯进行还原。
[0096] (4)用乙醇对上述液体金属铟水凝胶进行置换，乙醇与液体金属铟水凝胶的体积比为8:1，每次置换的时间为5h，置换5次后进行超临界流体CO2干燥，干燥18h，获得液体金属铟气凝胶。
[0097] 本实施例所获铟气凝胶的结构与性能表征数据如下：经BET测试所述铟气凝胶的比表面积约为366m2/g，平均孔径约为15.9nm，镓气凝胶中铟纳米颗粒的粒径分布图请参见图2，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0098] 实施例3
[0099] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.05wt％的纤维素水溶液，取40mL，加入40mg液体金属铷，采用400W功率进行超声，获得铷纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属铷表面海藻酸钠的厚度为10nm。
[0100] (2)取8mL上述铷纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.1mol氢氧化铝胶体溶液，然后加入1mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置36h，获得液体金属铷水凝胶。
[0101] (3)将上述液体金属铷水凝胶浸渍入0.5mol/L的水合肼水溶液中，于50℃浸渍72h，对氧化石墨烯进行还原。
[0102] (4)用乙醇对上述液体金属铷水凝胶进行置换，乙醇与液体金属铷水凝胶的体积比为10:1，每次置换的时间为18h，置换6次后进行超临界流体CO2干燥，干燥24h，获得液体金属铷气凝胶。
[0103] 本实施例所获铷气凝胶的结构与性能表征数据如下：经BET测试铷气凝胶的比表2
面积约为114m /g，平均孔径约为14nm，其微观形貌图请参见图3，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
面积约为114m /g，平均孔径约为14nm，其微观形貌图请参见图3，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0104] 实施例4
[0105] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.1wt％的果胶水溶液，取40mL，加入40mg镓铟合金，采用400W功率进行超声，获得镓铟合金纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属镓铟表面海藻酸钠的厚度为15nm。
[0106] (2)取4mL上述镓铟合金纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入1.5mol氢氧化镁胶体溶液，然后加入0.3mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置48h，获得液体金属镓铟水凝胶。
[0107] (3)将上述液体金属镓铟水凝胶浸渍入1mol/L的乙二胺水溶液中，于120℃浸渍12h，对氧化石墨烯进行还原。
[0108] (4)用正己烷对上述液体金属镓铟水凝胶进行置换，正己烷与液体金属镓铟水凝胶的体积比为20:1，每次置换的时间为24h，置换10次后进行超临界流体CO2干燥，干燥6h，获得镓铟合金气凝胶。
[0109] 本实施例所获镓铟气凝胶的结构与性能表征数据如下：经BET测试镓铟合金气凝胶的比表面积约为325m2/g，平均孔径约为18nm，其微观形貌图如图4所示，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0110] 实施例5
[0111] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.05wt％的糖胺聚糖水溶液，取40mL，加入100mg液体金属铯，采用600W功率进行超声，获得铯纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属铯表面海藻酸钠的厚度为20nm。
[0112] (2)取4mL上述铯纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.3mol氢氧化铜胶体溶液，然后加入0.6mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置8h，获得液体金属铯水凝胶。
[0113] (3)将上述液体金属铯水凝胶浸渍入2mol/L的抗坏血酸钠水溶液中，于100℃浸渍60h，对氧化石墨烯进行还原。
[0114] (4)用丙酮对上述液体金属铯水凝胶进行置换，丙酮与液体金属铯水凝胶的体积比为100:1，每次置换的时间为24h，置换8次后进行超临界流体CO2干燥，干燥48h，获得液体金属铯气凝胶。
[0115] 本实施例所获铯气凝胶的结构与性能表征数据如下：经BET测试铯气凝胶的比表面积约为428m2/g，平均孔径约为16.8nm，铯纳米颗粒的扫描透射电镜图及铯气凝胶的扫描电镜如图5a和图5b所示，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0116] 实施例6
[0117] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.1wt％的壳聚糖水溶液，取40mL，加入4000mg液体金属镓，采用300W功率进行超声，获得镓纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属镓表面海藻酸钠的厚度为25nm。
[0118] (2)取4mL上述镓纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.3mol氢氧化铬胶体溶液，然后加入0.6mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置24h，获得液体金属镓水凝胶。
[0119] (3)将上述液体金属镓水凝胶浸渍入1.5mol/L的多巴胺水溶液中，于180℃浸渍2h，对氧化石墨烯进行还原。
[0120] (4)用乙醇对上述液体金属镓水凝胶进行置换，乙醇与液体金属镓水凝胶的体积比为60:1，每次置换的时间为15h，置换6次后进行超临界流体CO2干燥，干燥40h，获得液体金属镓气凝胶。
[0121] 本实施例所获镓气凝胶的结构与性能表征数据如下：经BET测试镓气凝胶的比表面积约为344m2/g，平均孔径约为15.4nm，其DSC曲线如图6，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0122] 实施例7
[0123] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.05wt％的海藻酸钠水溶液，取40mL，加入3000mg液体金属镓，采用400W功率进行超声，获得镓纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属镓表面海藻酸钠的厚度为30nm。
[0124] (2)取4mL上述镓纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.3mol氢氧化钡胶体溶液，然后加入0.6mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置20h，获得液体金属镓水凝胶。
[0125] (3)将上述液体金属镓水凝胶浸渍入被稀释为质量分数为20％的氢碘酸水溶液中，于室温浸渍72h，对氧化石墨烯进行还原。
[0126] (4)用乙醇对上述液体金属镓水凝胶进行置换，乙醇与液体金属镓水凝胶的体积比为40:1，每次置换的时间为16h，置换7次后进行超临界流体CO2干燥，干燥48h，获得液体金属镓气凝胶。
[0127] 本实施例所获镓气凝胶的结构与性能表征数据如下：经BET测试镓气凝胶的比表面积约为224m2/g，平均孔径约为13nm，其与水的接触角测试如图7，其接触角平均值为64.6°。需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0128] 实施例8
[0129] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.1wt％的海藻酸钠水溶液，取40mL，加入2000mg液体金属镓，采用200W功率进行超声，获得镓纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属镓表面海藻酸钠的厚度为15nm。
[0130] (2)取4mL上述镓纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.3mol氢氧化钙胶体溶液，然后加入1.2mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置24h，获得液体金属镓水凝胶。
[0131] (3)将上述液体金属镓水凝胶浸渍入1.5mol/L的抗坏血酸水溶液中，于80℃浸渍48h，对氧化石墨烯进行还原。
[0132] (4)用乙醇对上述液体金属镓水凝胶进行置换，乙醇与液体金属镓水凝胶的体积比为50:1，每次置换的时间为10h，置换4次后进行超临界流体CO2干燥，干燥12h，获得液体金属镓气凝胶。
[0133] 本实施例所获镓气凝胶的结构与性能表征数据如下：其吸收光谱如图8，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0134] 实施例9
[0135] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.1wt％的海藻酸钠水溶液，取40mL，加入400mg液体金属镓，采用800W功率进行超声，获得镓纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属镓表面海藻酸钠的厚度为10nm。
[0136] (2)取4mL上述镓纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.3mol氢氧化镧胶体溶液，然后加入0.6mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置20h，获得液体金属镓水凝胶。
[0137] (3)将上述液体金属镓水凝胶浸渍入1.5mol/L的抗坏血酸水溶液中，于150℃浸渍48h，对氧化石墨烯进行还原。
[0138] (4)用叔丁醇对上述液体金属镓水凝胶进行置换，叔丁醇与液体金属镓水凝胶的体积比为5:1，每次置换的时间为3h，置换4次后于0℃进行冷冻干燥，干燥24h，获得液体金属镓气凝胶。
[0139] 其一个太阳光强度下的红外照片请参见图9，经过光加热，其温度可达到68.1℃。需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0140] 实施例10
[0141] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.3wt％的壳聚糖水溶液，取40mL，加入200mg液体金属镓，采用500W功率进行超声，获得镓纳米颗粒分散液，其中包裹于液体金属镓表面海藻酸钠的厚度为5nm。
[0142] (2)取4mL上述镓纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.3mol氢氧化镧胶体溶液，然后加入0.6mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置18h，获得液体金属镓水凝胶。
[0143] (3)将上述液体金属镓水凝胶浸渍入1.5mol/L的抗坏血酸水溶液中，于120℃浸渍48h，对氧化石墨烯进行还原。
[0144] (4)用去离子水对上述液体金属镓水凝胶进行置换，每次置换的时间为3h，去离子水置换4次后于50℃进行冷冻干燥，干燥48h，获得液体金属镓气凝胶。
[0145] 其在太阳光照射下的光热转换产生热，其红外照片如图10，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0146] 藉由前述实施例可以证明，本发明的液体金属气凝胶性能优异，所需制备设备操作简单，可实现连续化自动化生产，大大缩短了制备周期和成本，具有巨大的应用前景。
[0147] 对照例1
[0148] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.1wt％的十二烷基苯磺酸钠溶液，取40mL，加入40mg液体金属镓，采用400W功率进行超声，获得镓纳米颗粒分散液。
[0149] (2)取4mL上述镓纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.3mol氢氧化镧胶体溶液，然后加入1.2mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置12h，获得液体金属镓水凝胶。
[0150] (3)将上述液体金属水凝胶浸渍入1.5mol/L的抗坏血酸水溶液中，浸渍48h，对氧化石墨烯进行还原。
[0151] (4)用乙醇对上述液体金属镓水凝胶进行置换，置换4次后进行超临界干燥，干燥12h，获得液体金属镓气凝胶。
[0152] 本实施例所获镓气凝胶的接触角照片如图11，接触角为136.3°，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0153] 对照例2
[0154] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.1wt％的海藻酸钠溶液，取40mL，加入40mg液体金属镓，采用400W功率进行超声，获得镓纳米颗粒分散液。
[0155] (2)取4mL上述镓纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入1.5mol/L的抗坏血酸溶液，搅拌30s后室温静置48h，对氧化石墨烯进行还原。
[0156] (3)用乙醇对上述液体金属镓水凝胶进行置换，置换4次后进行超临界干燥，干燥12h，获得液体金属镓气凝胶。
[0157] 本实施例所获镓气凝胶的透射电镜图如图12，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0158] 对照例3
[0159] (1)液体金属纳米颗粒的制备：配制质量百分比为0.1wt％的壳聚糖水溶液，取40mL，加入40mg液体金属镓，采用400W功率进行超声，获得镓纳米颗粒分散液。
[0160] (2)取4mL上述镓纳米颗粒分散液与2mL 4mg/mL氧化石墨烯水溶液混合，混合均匀后，加入0.3mol氢氧化镧胶体溶液，然后加入0.6mol葡萄糖酸内酯，搅拌30s后静置12h，获得液体金属镓水凝胶。
[0161] (3)用去离子水对上述液体金属镓水凝胶进行置换，置换4次后进行冷冻干燥，干燥24h，获得液体金属镓气凝胶。
[0162] 本实施例所获镓气凝胶的接触角照片如图13，接触角为45°，需说明的是，这些测试数据是多批次样品经多次测试后的平均值。
[0163] 本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
[0164] 在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
[0165] 在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
[0166] 应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
[0168] 尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。
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