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气凝胶，一般是将湿凝胶中溶剂脱除，而获得的由纳米颗粒连接而成的三维网络。具有超低密度，大孔体积、高比表面巧等特点，被广泛用于催化、吸附、能量存储等多个方面。其中碳气凝胶作为一种新型多孔碳材料，更具有着不溶不熔的特点，在过去十几年尤其受到关注。楼主所提全碳气凝胶主要分为一下几类：1，聚合物基碳气凝胶；2，碳纳米管气凝胶；3，石墨烯气凝胶。
1. 聚合物基碳气凝胶。
这一类碳气凝胶是通过碳化有机物气凝胶得到。制备过程主要分成三个阶段，第一步制备溶胶混合液，并固化成湿凝胶；第二步对湿凝胶进行干燥；第三步碳化及活化干凝胶，下图为生成凝胶示意图。
第二步，超临界干燥得到的是气凝胶，与干凝胶相比，具有更高的比表面积和孔体积。除了超临界干燥，冷冻干燥也是不错的选择：先将溶剂变成冰，再由升华除去，避免了气－液界面的形成，同样可保持湿凝胶的骨架结构。
第三步，第二阶段就是对有机气凝胶进行碳化活化。在氮气或者氩气气氛下，将气凝胶加热至2500摄氏度，除去有机气凝胶中氧和氨，得到相对高纯度的碳材料。
经过2500摄氏度之后，成分依然主要是玻璃碳，并没有石墨的形成，第三种将会介绍石墨烯气凝胶。下图为XRD图谱证明并没有石墨的形成，仅仅是多了更多的有序碳结构。
2. 碳纳米管气凝胶
碳纳米管发现于１９９１年，拥有着极高的导电率、超高的热导率和优异的机械性能。
主要有两种制备方法，一种CVD法，具有极好的弹性，当受力时，在垂直受力方向产生墙皱弯曲，外力撤除时恢复原状，如此可往复上千次。另一种是碳纳米管凝胶，ＰＶＡ增强后气凝胶强度明显上升，可承受白身重量的８０００倍的重量。
成分依旧主要是碳，下图是碳气凝胶的结构图;
3，石墨烯气凝胶
石墨烯拥有优异的光、电、热、机械等性能，但这些性能都是基于单片石墨烯而言的，为了真正利用石墨痛的这些优势，必须将其组装成宏观材料，如一维纤维、二维薄膜、三维气凝胶等。其中气凝胶低密度、高孔隙率和比表面积等优点，迅速引起研究者兴趣。目前石墨烯气凝胶的制备主要有两种方法，模扳导向法和溶液组装法。
模板导向法制备石墨烯气凝胶流程图：
此法以泡沫金属作为模板，甲烷气体作为碳源，在泡沫表面石墨化，再通过刻蚀制备石墨烯气凝胶。
溶液组装石墨烯气凝胶
冰模板组装法：低湿下氧化石墨婿分散液中的水凝固成冰，此时氧化石墨烯会贴合在冰晶表面连成网络，随后将冰升华去除，即可得到三维多孔石墨烯材料。
硬模板组装法：冰模板法原位生成的冰晶作为模板，对于气凝胶孔洞尺寸控制困难，而硬模板法则是添加客体材料作为模扳，可有效控制孔径和颗粒形态，常用的模扳有聚苯、碳乙烯微球、空心二氧化珪等，制备出的气凝胶孔径通常在几百纳米到几微米之间。
溶液凝胶法：溶胶凝胶法，即氧化石墨烯分散液为起始原料，经由湿凝胶制备气凝胶的方法。ＧＯ片表面含有大量含氧官能团，如幾基、楚基、环氧等，极大的提高了ＧＯ片的亲水性能，而其亲面未被破坏的共扼网络提供了疏水性能，因此ＧＯ片从结构上可视为同时具有疏水和亲水性能的两亲性大分子。
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