CN114162828B - 一种石墨烯/二氧化硅复合气凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种石墨烯/二氧化硅复合气凝胶的制备方法，该复合气凝胶由石墨烯片包裹二氧化硅气凝胶组合而成。这种复合气凝胶通过首先对二氧化硅气凝胶羟基化、偶联化处理，再与氧化石墨烯混合，使二氧化硅气凝胶与石墨烯通过键合作用包裹在一起，最后喷雾干燥而成。本发明制备的石墨烯/二氧化硅复合气凝胶在仅添加少量的石墨烯下有着低导热系数、高疏水性、高孔隙率，以及石墨烯的加入可以有效的吸收冲击，降低外力对硅气凝胶基体结构的损伤，极大地改善了二氧化硅气凝胶脆性大的问题，不易磨损，结构稳定。该方法工艺方法简单、成本较低、可操作性强、制备过程环保绿色无污染，具有显著的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体地，涉及一种石墨烯/二氧化硅复合气凝胶及其制备方法。
背景技术
二氧化硅(SiO2)气凝胶由纳米量级颗粒相聚成的低密度多孔性固体材料，内部充满气态分散介质，有着高孔隙率，高比表面积、低热导率低、低光折射率、材质较轻等特点，在隔热、光学、电学等诸多领域都显示出独特性质。但由于SiO2气凝胶的脆性大、力学性能差、容易磨损和破碎，使其结构发生破坏，失去其原有的性能，从而严重限制了气凝胶的规模化应用；此外SiO2气凝胶的疏水性能是影响着隔热性能的重要因素之一，因为在气凝胶孔洞内表面，有大量的硅羟基存在，当其与空气中的水接触时，会吸附水分使气凝胶表面开裂、结构坍塌、粉化，导致气凝胶的性能严重下降，因水的导热系数要大于空气，大大降低其隔热性能。因此有必要对SiO2气凝胶进行增强改善。目前针对于SiO2气凝胶复合材料的研究主要集中在两个方面，一方面是多组分气凝胶的研究，在溶胶阶段和其他溶胶进行一定方式的复合，得到复合溶胶，随后经过干燥等操作得到复合气凝胶材料：另一方面是SiO2气凝胶力学性能的改善方面的研究，大多是通过将SiO2气凝胶与纤维多孔陶瓷等增强材料通过机械或化学方式复合，或者通过将纳米填料添加到SiO2气凝胶纳米结构中进行加强，从而制备得到增强的气凝胶复合材料。
石墨烯是由单层或者寡层sp2杂化碳原子构成的二维结构新材料，具有优异的电学性能、力学性能、热学性能以及高的比表面积等。将石墨烯的众多优良特性引入到SiO2气凝胶领域，开发高性能、特种功能性SiO2气凝胶是目前的一个研究热点。中国发明专利CN201910556360.2《高比表面积强疏水性氧化石墨烯/二氧化硅复合气凝胶的常压制备方法》通过以正硅酸乙酯为前驱体，用硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷代替传统的碱性催化剂，酸性条件下加入氧化石墨烯悬浊液，通过体系内含有的碱性基团氨基更容易与氧化石墨烯中的酸性基团羧基进行化学键的结合，增强结合力，并且能大大降低凝胶的形成时间，经过常压干燥，得高比表面积、强疏水性、低导热系数的氧化石墨烯/二氧化硅气凝胶。专利CN201710255537.6《一种石墨烯/二氧化硅复合气凝胶材料及其制备方法》通过氧化石墨烯/二氧化硅体系水凝胶、醇凝胶、超临界干燥、高温处理等过程制备出具有高温疏水性能好等优点，可能耐受400℃以上温度的复合气凝胶。但是上述两个专利的方案均是在硅源阶段中加入氧化石墨烯，在含有氨基、碱性、不良溶剂下很容易会导致氧化石墨烯发生团聚现象以及还原，这会使得氧化石墨烯在体系内分散性变差，此外在经历过混合、键合过程后，氧化石墨烯的片层结构也会影响着原有二氧化硅气凝胶结构的形成，石墨烯会在气凝胶的结构中呈现出各个位置的不同分布，从而在疏水性能、导热系数性能并没有太大的提升。另外两个专利均需要经历混合、凝胶、陈化、老化等步骤，此外专利CN201710255537.6方案中还需要超临界干燥、惰性气体下高温还原，存在着高温高压、有机试剂易燃性、设备成本较高、耗能较大，且步骤均较繁琐等问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种石墨烯/二氧化硅复合气凝胶。该复合气凝胶具有着低导热系数、高疏水性、高孔隙率，以及石墨烯的加入极大地改善了二氧化硅气凝胶脆性大的问题，不易磨损，结构稳定。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
(1)将100重量份的二氧化硅气凝胶粉体分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中进行羟基化处理；
(2)过滤、洗涤，分散到含有100～500重量份的环氧基硅氧烷的水溶液中，搅拌；
(3)加入0.1～20重量份的氧化石墨烯，调节pH值为＜3，50℃下机械搅拌；
(4)加入抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持10～30min；再升温至150℃，维持1～3h；
(5)调控黏度至200～600cp，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
进一步地，所述二氧化硅气凝胶粉体为纳米气凝胶粉体，粒径为5～50μm、孔径为10～30nm。
进一步地，所述氧化石墨烯由单层氧化石墨烯、双层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯中的一种或者多种。氧化石墨烯片径横向尺寸为2μm～50μm。
进一步地，所述酸溶液为10wt％乙酸、10wt％草酸、20wt％柠檬酸、5wt％乙二胺四乙酸水溶液的一种或者多种。
本发明具有的有益效果是：
本发明可以使石墨烯与硅气凝胶的结合更加紧密，不破坏硅气凝胶原有的结构，石墨烯的加入不仅可以改善硅气凝胶脆性大的问题，也具有良好的力学性能，稳定性强，有着石墨烯做支撑也可以有效的吸收冲击，降低外力对硅气凝胶基体结构的损伤。石墨烯/二氧化硅复合气凝胶在仅添加少量的石墨烯下有着低导热系数、高疏水性、高孔隙率等优异性能。
附图说明
图1是原料二氧化硅气凝胶粉体、实施例2、5、8的石墨烯/二氧化硅复合气凝胶的样品图；
图2是原料二氧化硅气凝胶粉体、实施例2、5、8的石墨烯/二氧化硅复合气凝胶的疏水性能图。
具体实施方式
本发明首先通过浓硫酸和双氧水的混合溶液去对二氧化硅气凝胶作羟基化处理，随后缓慢加入到环氧基硅氧烷水溶液中可以使二氧化硅气凝胶表面的羟基均匀地与环氧基硅氧烷进行结合，可以使得环氧基暴露在外面，有助于气凝胶与其他物质结合；使用酸调节pH值为＜3，在50℃下有助于环氧基开环，与氧化石墨烯之间紧密结合，通过改性硅气凝胶表面的键合作用力，氧化石墨烯片紧紧包裹在气凝胶微球的表面，石墨烯具有良好的力学性能，可改善硅气凝胶的脆性大等问题，抗坏血酸作为弱还原剂，以分子的形式随着氧化石墨烯片包裹气凝胶微球附着在它们之间，以及氧化石墨烯的表面，可以对氧化石墨烯进行轻微还原，减少体积膨胀，之后温度进行上升，部分还原剂与氧化石墨烯表面和硅气凝胶表面之间的含氧官能团发生反应，产物随溶剂的挥发而脱出，在第一段80℃温度下，可以使还原反应缓慢进行，进行轻微还原，减少因还原导致的体积膨胀使石墨烯片与硅气凝胶脱离的问题，在第二段150℃高温下，可以更好地对复合气凝胶表面的羟基进行还原，增加疏水性；控制复合气凝胶混合溶液在一定的黏度下，在通过雾化干燥法可以避免因黏度太高造成复合气凝胶堆积的现象，能制备出均一的复合气凝胶颗粒物。
下面通过实施例对本发明进行具体描述，本实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述发明的内容做出一些非本质的改变和调整均属本发明的保护范围。
实施例1
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为5μm、孔径为10nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中,以对二氧化硅进行羟基化处理。浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中，硫酸浓度为18mol/L，过氧化氢浓度为10mol/L(以下实施例同)。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤。随后分散到100份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为0.5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入0.5份单层氧化石墨烯(平均横向尺寸为5μm)，再加入1份10wt％乙酸水溶液，调节pH值至1.9。50℃下机械搅拌，再缓慢加入2份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持2h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～300cp左右，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
实施例2
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为5μm、孔径为10nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤。随后分散到300份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入0.5份单层氧化石墨烯(平均横向尺寸为5μm)，再加入1份10wt％乙酸水溶液，调节pH值至2.3，50℃下机械搅拌，再缓慢加入2份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持2h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～300cp左右，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
实施例3
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为5μm、孔径为10nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤。随后分散到500份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌环氧基硅氧烷与水的质量比为8:100。
(3)随后在步骤(2)中加入0.5份单层氧化石墨烯(平均横向尺寸为5μm)，再加入1份10wt％乙酸水溶液，调节pH值至2.6，50℃下机械搅拌，再缓慢加入2份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持2h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～300cp左右，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
实施例4
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为25μm、孔径为20nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤。随后分散到250份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入0.8份单层氧化石墨烯(平均横向尺寸为10μm)，再加入0.1份10wt％草酸水溶液，调节pH值至2.8，50℃下机械搅拌，再缓慢加入3份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持3h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～400cp左右下，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
实施例5
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为25μm、孔径为20nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤。随后分散到250份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入0.8份单层氧化石墨烯(平均横向尺寸为10μm)，再加入1份10wt％草酸水溶液，调节pH值至2.2，50℃下机械搅拌，再缓慢加入3份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持3h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～400cp左右下，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
实施例6
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为25μm、孔径为20nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤。随后分散到250份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入0.8份单层氧化石墨烯(平均横向尺寸为10μm)，再加入5份10wt％草酸水溶液，调节pH值至1.3，50℃下机械搅拌，再缓慢加入3份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持3h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～400cp左右下，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
实施例7
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为10μm、孔径为10nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤，随后分散到300份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入0.2份氧化石墨烯(平均横向尺寸为30μm)，再加入4份10wt％乙酸水溶液，调节pH值至1.7，50℃下机械搅拌，再缓慢加入4份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持3h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～400cp左右下，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
实施例8
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为10μm、孔径为10nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤，随后分散到300份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入2份氧化石墨烯(平均横向尺寸为30μm)，再加入4份10wt％乙酸水溶液，调节pH值至1.5，50℃下机械搅拌，再缓慢加入4份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持3h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～400cp左右下，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
实施例9
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为10μm、孔径为10nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤，随后分散到300份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入15份氧化石墨烯(平均横向尺寸为30μm)，再加入4份10wt％乙酸水溶液，调节pH值至1.1，50℃下机械搅拌，再缓慢加入4份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持3h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～400cp左右下，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
对比例10
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为5μm、孔径为10nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤、水分散。
(3)随后在步骤(2)中加入0.5份单层氧化石墨烯(平均横向尺寸为5μm)，再加入1份10wt％乙酸水溶液，调节pH值至2.2，50℃下机械搅拌，再缓慢加入2份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持2h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～300cp左右，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
对比例11
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为25μm、孔径为20nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤，随后分散到300份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入0.8份单层氧化石墨烯(平均横向尺寸为10μm)中，50℃下机械搅拌，再缓慢加入3份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持3h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～400cp左右下，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
对比例12
(1)将100份二氧化硅气凝胶粉体(粒径为10μm、孔径为10nm)通过机械搅拌分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中。
(2)将步骤(1)的混合溶液进行过滤、洗涤，随后分散到300份环氧基硅氧烷的水溶液中进行搅拌，环氧基硅氧烷与水的质量比为5:100。
(3)随后在步骤(2)中加入4份10wt％乙酸水溶液，调节pH值至1.8，50℃下机械搅拌，再缓慢加入4份抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持30min后，再升温至150℃，维持3h。
(4)将步骤(3)混合溶液加纯水稀释到黏度为～400cp左右下，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
经以上步骤，得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，性能如表1所示。
对比例13
TEOS、EtOH、H2O按摩尔比1:8:3.75，向前驱体溶液加入0.1mol/L草酸溶液，调节pH值至3～4，在磁力搅拌器下搅拌60min，在水浴锅中恒温水解16h；加入0.5mol/L的氨水溶液，调节pH值至7～8，再加入氧化石墨烯悬浊液，置于超声波清洗器中超声30min左右，搅拌后静置，待凝胶后，加入乙醇溶液老化12h；溶剂交换1～2d，按先后顺序，乙醇1次，正己烷2次，再采用HMDZ对湿凝胶进行改性，用正己烷洗去残留的改性液，最后放入干燥箱中，在80℃各干燥3h，干燥完成后即可得到疏水性石墨烯改性SiO2复合气凝胶。
具体性能如表1所示。
表1实施例的复合气凝胶性能表
备注：接触角测量参考GB/T 30693-2014《塑料薄膜与水接触角的测量》,孔隙率测量参考骨架密度反推法，导热系数测量参考ISO 22007-2-2008《塑料.热传导率和热扩散率的测定.第2部分瞬时平面热源(发热盘)法》。
根据上述案例的接触角可以看出，本发明的产物(实施例1～9)接触角要比原料二氧化硅气凝胶偏高，图1和2分别是原料二氧化硅气凝胶粉体、实施例2、5、8的石墨烯/二氧化硅复合气凝胶的样品图和疏水性能图，从图1可以发现实施例2、5、8的石墨烯/二氧化硅复合气凝胶样品具有颜色均一性，与原料二氧化硅气凝胶粉体状态一致，图2可以发现水滴滴落在原料二氧化硅气凝胶粉体上会出现明显的凹陷，而水滴滴落在实施例2、5、8的石墨烯/二氧化硅复合气凝胶样品上，可以稳定在样品上，而不产生凹陷，本发明的方法实现了石墨烯对二氧化硅气凝胶的包覆，这可能是因为环氧基硅氧烷水解后产生的硅羟基与改性后的二氧化硅气凝胶在水溶液中氢键的作用下吸附在硅气凝胶的表面，使环氧基暴露在外面，在酸性溶液、一定温度条件下有助于环氧基开环，宛如“带爪子的触手”，当氧化石墨烯的加入，因其表面有许多官能团，可以有效地“抓住”氧化石墨烯，与氧化石墨烯表面的含氧官能团进行键合作用，使氧化石墨烯包裹在硅气凝胶的表面。而传统方法制备的过程中将氧化石墨烯加入到硅源中，氧化石墨烯片会存在于硅源溶液中，经过凝胶、老化、干燥等过程，形成一个整体的复合材料，但在碱性的条件下，氧化石墨烯会产生团聚现象，造成分布不均匀，因此，其不可能形成包覆。
进一步对比本发明包覆产物与传统方法的复合产物，本发明的产物(实施例1～9)与原料二氧化硅气凝胶、对比例11～13相比，在抗压强度等方面有大幅度提高。这是因为还原后的石墨烯具有良好的力学性能、稳定性强，在硅气凝胶表面有着石墨烯做支撑也可以有效的吸收冲击，降低外力对硅气凝胶基体结构的损伤，可以改善硅气凝胶脆性大的问题，提升二氧化硅气凝胶的抗压强度。
进一步对比本发明包覆产物与传统方法的复合产物，本发明的产物(实施例1～9)保持了二氧化硅气凝胶粉体本身的孔隙率，而传统方法的孔隙率低是因为掺杂石墨烯片后，改变原有硅气凝胶的结构，造成了孔结构的塌陷或抑制孔的形成。
进一步地，从实施例1～9和对比例10～12可以看出，调控环氧基硅氧烷、酸性水溶液、氧化石墨烯的加入量时，有助于提升复合气凝胶的相关性能，实施例1～3和对比例10调控环氧基硅氧烷的量，改善了相关性能，随着量的增加对复合硅气凝胶抗压强度有着明显影响；实施例4～6和对比例11调控酸性水溶液的量，改善了相关性能，随着量的增加对复合硅气凝胶接触角、抗压强度有着明显影响；实施例7～9和对比例12调控环氧基硅氧烷的量，改善了相关性能，随着量的增加对复合硅气凝胶接触角、抗压强度、孔隙率、导热系数有着明显影响，上述产生的影响可能的原因是环氧基硅氧烷、酸性水溶液的加入都有助于氧化石墨烯与GO的结合，让更多的石墨烯片紧密的包裹在硅气凝胶表面，形成稳定的结构，这将有助于改善复合硅气凝胶的相关性能。但当环氧基硅氧烷、酸性水溶液加入量达到一定量时，复合气凝胶的相关性能并没有明显提高，这是因为连接到硅气凝胶表面的环氧基硅氧烷数量有限，达到饱和，改变环氧基硅氧烷、酸性水溶液加入量并不能很好影响性能，此外石墨烯的添加量过高时，许多片并不能全部包裹在硅气凝胶表面，存在游离的石墨烯片，会形成堆叠，从而影响复合气凝胶的整体性能。
Claims (1)
1.一种石墨烯/二氧化硅复合气凝胶，其特征在于，通过以下步骤制备得到：
(1)将100重量份的二氧化硅气凝胶粉体分散在浓硫酸与过氧化氢的混合溶液中进行羟基化处理；所述二氧化硅气凝胶粉体为纳米气凝胶粉体，粒径为5～50μm、孔径为10～30nm；
(2)过滤、洗涤，分散到含有100～500重量份的环氧基硅氧烷的水溶液中，搅拌；
(3)加入0.1～20重量份的氧化石墨烯，使用酸溶液调节pH值为＜3，50℃下机械搅拌；所述氧化石墨烯由单层氧化石墨烯、双层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯中的一种或者多种组成；氧化石墨烯片径横向尺寸为2μm～50μm；所述酸溶液为10wt％乙酸、10wt％草酸、20wt％柠檬酸、5wt％乙二胺四乙酸水溶液的一种或者多种；
(4)加入抗坏血酸水溶液并升温至80℃，维持10～30min；再升温至150℃，维持1～3h；
(5)调控黏度至200～600cp，再通过雾化干燥法得到石墨烯/二氧化硅复合气凝胶粉体。
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