一種3d花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料及其制備方法，所述電極材料以氧化石墨烯為前軀體進(jìn)行功能化，以GO為前驅(qū)體，得到氨基三嗪功能化石墨烯ATRGO，然后苯胺單體在ATRGO表面進(jìn)行原位氧化聚合，冷凍干燥后，得到。制備：以GO為前驅(qū)體，通過(guò)GO上羥基與1,3,5-三氯-2,4,6-三嗪的一縮反應(yīng)，以及三嗪與對(duì)苯二胺PPD的二、三縮反應(yīng)得到氨基三嗪功能化石墨烯ATRGO；超聲方法在水溶液中制備ATRGO水溶液，單體在功能化石墨烯表面引發(fā)原位氧化聚合；反應(yīng)完畢后，冷凍干燥即得。本發(fā)明制備所用的介質(zhì)為水，整個(gè)制備過(guò)程都是在水相進(jìn)行，環(huán)境友好。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于超級(jí)電容器電極材料及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種3D花瓣?duì)钍?烯-聚苯胺超級(jí)電容器電極材料及其制備方法。 一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料及其制 備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 超級(jí)電容器（也稱電化學(xué)電容器）由于具有高功率密度、高循環(huán)穩(wěn)定性，長(zhǎng)循環(huán)壽 命、低維修成本等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為最具應(yīng)用前景的儲(chǔ)能器件，以滿足日益增長(zhǎng)的便攜式電子 設(shè)備、電動(dòng)汽車的需要。一個(gè)典型的電容器通常包括電極、電解質(zhì)、隔板、電流收集器四個(gè)部 件。其中，電極是超級(jí)電容器最關(guān)鍵的部件，直接決定電容器的電容量和效率。因此，開發(fā) 1?效的活性電極材料是制備1?性能的超級(jí)電容器的關(guān)鍵。
[0003] 聚苯胺（PANI)由于其成本低、容易制備、環(huán)境穩(wěn)定性好，導(dǎo)電性容易控制以及高 理論電容量而成為一種非常有前景的贗電容器電極材料。但PANI在摻雜/去摻雜過(guò)程中 會(huì)引起PANI膨脹和收縮，從而導(dǎo)致電極材料的塌陷，在長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)過(guò)程中，比電容迅速 衰減，電容器的循環(huán)壽命不高，這也是PANI電極材料商業(yè)應(yīng)用的最主要障礙。作為一種2D 單原子層厚度的碳材料，石墨烯具有高導(dǎo)電性、高比表面積和電荷傳輸能力，柔性和優(yōu)異的 機(jī)械性能，在雙電層電容器電極材料方面有很大的應(yīng)用潛力。然而，石墨烯片很容易聚集， 使得石墨烯電極材料的比電容較低，同樣不能單獨(dú)作為電極材料使用。結(jié)合高能量密度的 PANI與高功率密度、高穩(wěn)定性的石墨烯兩種電極材料的優(yōu)異性能是目前設(shè)計(jì)高性能的超級(jí) 電容器電極材料的一種趨勢(shì)。近幾年來(lái)，科研工作者對(duì)石墨烯基-PANI雜化材料作了廣泛 的研究。石墨烯功能化是一種降低石墨烯聚集，提高石墨烯在聚合物基體中分散性的有效 方法。石墨烯功能化一方面可以提高石墨烯的溶解性和分散性，同時(shí)還可以賦予材料新的 性能。制備石墨烯基-PANI雜化材料的方法有兩種：一種是共價(jià)鍵方法，PANI接枝到石墨 烯表面，另外一種是非共價(jià)鍵共混的方法。與非共價(jià)鍵方法相比，共價(jià)鍵作用力強(qiáng)于非共價(jià) 鍵，可以有效地增強(qiáng)雜化材料中兩種組分的相界面作用力，增強(qiáng)離子擴(kuò)散和電荷傳輸能力， 使得材料的電化學(xué)性能得到提高，同時(shí)這種共價(jià)鍵穩(wěn)定的結(jié)合，可以大批量得到結(jié)構(gòu)均一 性電極材料，可以有效的緩解電極材料在充放電過(guò)程中的應(yīng)力松弛，提高電極的壽命。氧化 石墨烯（G0)表面豐富的含氧基團(tuán)（羥基，羧基，環(huán)氧基團(tuán)等）不但提高了 G0的分散性和溶 解性，并且這些含氧基團(tuán)為共價(jià)鍵功能化提供了可能，G0也因此成為石墨烯最常見的功能 化前驅(qū)體。在這些含氧基團(tuán)中，目前使用的較多的是在石墨烯邊緣的羧基功能化。Kumar等 首先通過(guò)酰氯化和酯化反應(yīng)得到的氨基功能化還原石墨烯，然后進(jìn)行還原，在石墨烯表面 原位聚合得到PANI接枝石墨烯復(fù)合材料，這種復(fù)合材料呈納米纖維和納米棒共存的不規(guī) 則形態(tài)結(jié)構(gòu)，在l〇〇mV s4的掃描速率下，電極材料的比電容為250F g4(Kumar N A, Choi Η J，Shin Y R，Chang D W，Dai L，Baek J B. ACS Nano, 2012,6 (2) : 1715-1723)。CN102532891A 專 利報(bào)道了一種石墨烯/聚苯胺納米纖維復(fù)合材料及其制備方法；復(fù)合材料是經(jīng)過(guò)功能化處 理后獲得的石墨烯氧化物通過(guò)酰胺基團(tuán)與導(dǎo)電聚合物進(jìn)行化學(xué)鍵連接而得到的，通過(guò)對(duì) 其的還原，提高了導(dǎo)電性能，將此復(fù)合材料作為電極材料應(yīng)用于超級(jí)電容器結(jié)合其固有的 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，使其具有更高的電容量。但這些接枝材料大都局限在利用石墨烯周邊的 羧酸基團(tuán)上，在加工和電極反應(yīng)過(guò)程中不可避免地造成石墨烯片的搖擺和滑移。由于GO上 羥基的惰性較大，到目前為止，很少有關(guān)于利用石墨烯基部平面上的羥基功能化和由此而 得到的石墨烯-聚苯胺雜化材料的報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電 極材料及其制備方法，該方法通過(guò)獲得特定的3D花瓣?duì)钍?聚苯胺雜化材料，從而得 到高比電容和優(yōu)異的可逆穩(wěn)定性和高循環(huán)壽命的超級(jí)電容器電極材料，該制備方法簡(jiǎn)單， 成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005] 本發(fā)明的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料，所述電極材料以氧 化石墨烯為前軀體進(jìn)行功能化，得到氨基三嗪功能化石墨烯ATRG0,然后苯胺單體在ATRG0 表面進(jìn)行原位氧化聚合，冷凍干燥后，得到3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料。
[0006] 本發(fā)明的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制備方法，包括：
[0007] (1)通過(guò)化學(xué)氧化法制備得到氧化石墨烯；
[0008] (2)氧化石墨烯G0溶液中，攪拌加入碳酸氫鈉，冷卻至0°C后，滴加入1,3,4-三 氯-2, 4, 6-三嗪（CC)溶液，并攪拌3-4h，然后在氮?dú)鈿夥罩?，加入?duì)苯二胺，室溫?cái)?拌3-4h，回流，冷卻至室溫，過(guò)濾，洗滌，真空干燥至恒重，得到氨基三嗪功能化石墨烯 ATRG0 ;其中氧化石墨烯、碳酸氫鈉、1，3, 5-三氯-2, 4, 6-三嗪、對(duì)苯二胺的比例關(guān)系為： 400mg:(6〇-65)mmol:(15-17)mmol:(6〇-68)mmol ；
[0009] (3)將上述氨基三嗪功能化石墨烯ATRGO在鹽酸水溶液中，超聲分散，得到分散 液，然后冷卻到〇°C后，加入苯胺單體并攪拌，再將引發(fā)劑加入到上述分散液中，在0°C下反 應(yīng)12-24h，離心，過(guò)濾，洗滌，冷凍干燥，即得到3D花瓣?duì)罹郾桨?石墨烯PANI-ATRG0超 級(jí)電容器電極材料；其中分散液中氨基三嗪功能化石墨烯ATRG0與鹽酸水溶液的質(zhì)量比為 1:1?100 :1 ;氨基三嗪功能化石墨ATRG0與苯胺的質(zhì)量比為1:1-1:300 ;引發(fā)劑與苯胺的 質(zhì)量比為1:1?1:10 (w/w)。
[0010] 所述步驟（2)中氧化石墨烯G0溶液、1，3, 5-三氯-2, 4, 6-三嗪溶液的溶劑均為二 甲基甲酰胺DMF。
[0011] 所述步驟（2)中回流溫度為90?120°C，時(shí)間為12-24h。
[0012] 所述步驟（2)中過(guò)濾為用孔徑為0. 22 μ m的聚四氟乙烯膜PTFE過(guò)濾；洗滌為分別 用丙酮、DMF、正己烷、去離子水反復(fù)洗滌直到濾液為無(wú)色；真空干燥溫度為45-60°C，直到 恒重。
[0013] 所述步驟（2)中氨基三嗪功能化石墨烯ATRG0的接枝率為5-50%。
[0014] 所述步驟（3)中鹽酸水溶液的濃度為1M。
[0015] 所述步驟（3)中超聲分散時(shí)間為10_60min。
[0016] 所述步驟⑶中苯胺單體在體系中的摩爾濃度為0. 1?0. OOOlmol Γ1 ;引發(fā)劑為 過(guò)硫酸銨APS。
[0017] 所述步驟（3)中過(guò)濾為用孔徑為0.22μπι的聚四氟乙烯PTFE膜進(jìn)行過(guò)濾；洗 滌為分別用去離子水、乙醇、正己烷反復(fù)多次洗滌，直到濾液變?yōu)闊o(wú)色；冷凍干燥溫度為 45-60。。。
[0018] 化學(xué)氧化法Hummer制備氧化石墨烯：在500mL的三頸瓶中加入3g石墨粉和 1. 5g硝酸鈉，在冰水浴條件下緩慢加入69mL98 %的H2S04，之后，在劇烈攪拌下，逐漸加入 9gKMn04，并保持溫度在20°C以下；混合物在35°C下攪拌30min，然后緩慢加入138mL去離 子水，溫度控制在100°C以下，15min后，在體系中加入大量的去離子水和30%的H 202溶液 15mL，得到的氧化石墨烯懸浮液通過(guò)0. 22μπι聚四氟乙烯（PTFE)過(guò)濾并反復(fù)用1M的HC1 和去離子水洗滌，去除過(guò)多的金屬離子，直至濾液為中性，產(chǎn)物在減壓條件下冷凍干燥48h， 得到氧化石墨烯（GO)。
[0019] 氨基三嗪功能化還原石墨烯（ATRG0)通過(guò)兩步方法制得：首先，通過(guò)1，3, 5-三 氯-2, 4, 6-三嗪（CC)第一個(gè)氯原子與G0上的羥基的一縮反應(yīng)得到一個(gè)三嗪分子修飾的氧 化石墨烯（CTG0)中間體，然后，對(duì)苯二胺上的氨基分別與CTG0上的第二、三個(gè)活性氯原子 發(fā)生二縮和三縮反應(yīng)，同時(shí)，過(guò)量的對(duì)苯二胺在反應(yīng)體系中起到還原劑的作用，氧化石墨烯 (G0)通過(guò)過(guò)量的對(duì)苯二胺得到還原，最終得到氨基三嗪功能化石墨烯（ATRG0)。
[0020] PANI-ATRG0雜化材料通過(guò)苯胺單體在ATRG0水溶液中的原位氧化聚合制得。
[0021] 有益效果
[0022] (1)本發(fā)明以石墨為原料，采用改進(jìn)的Hu_er方法制備單分散氧化石墨烯，方法 簡(jiǎn)單，成本低；
[0023] (2)本發(fā)明以氧化石墨烯為前驅(qū)體，采用一步方法對(duì)石墨烯進(jìn)行功能化，并使得氧 化石墨烯同步得到還原，制備得到氨基三嗪功能化石墨烯，制備方法簡(jiǎn)單易行，所得的功能 化石墨烯ATRG0,在水溶液具有高分散性；
[0024] (3)本發(fā)明以苯胺為單體在功能化石墨烯表面原位氧化聚合，制備方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)率 商；
[0025] (4)本發(fā)明所述石墨烯-聚苯胺雜化材料，通過(guò)共價(jià)鍵接枝的方式，一方面可以有 效的固定石墨烯片，通過(guò)雜化材料的穩(wěn)定性，另一方面，接枝的聚苯胺鏈可以作為石墨烯片 的導(dǎo)電天線，有效的提高雜化材料的3D導(dǎo)電性能；
[0026] (5)本發(fā)明采用該方法制備的石墨烯-聚苯胺納米雜化材料，具有獨(dú)特的3D花瓣 狀結(jié)構(gòu)，具有高比表面積，為電解質(zhì)離子提供了快速的通道，從而提高雜化材料的比電容；
[0027] (6)石墨烯-聚苯胺雜化材料的制備所用的介質(zhì)為水，整個(gè)制備過(guò)程都是在水相 進(jìn)行，環(huán)境友好。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為PANI-ATRG0雜化材料制備流程圖；
[0029] 圖2為PANI-ATRG02(苯胺與ATRG0的質(zhì)量比為98:2)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖；
[0030] 圖3為材料的紅外光譜圖（a)和紫外光譜圖（b);
[0031] 圖4為PANI-ATRG02在不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線；
[0032] 圖5為不同含量的PANI-ATRG0雜化材料在電流密度為1時(shí)的恒電流充放電曲線；
[0033] 圖6為不同含量的PANI-ATRG0雜化材料在不同電流密度下的比電容；
[0034] 圖 7 為樣品 PANI，PANI-ATRG05 (苯胺與 ATRG0 的質(zhì)量比為 95:5 (w/w))在 1500 次 循環(huán)比電容保持比率。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 氧化石墨烯（G0)的制備：在500mL的三頸瓶中加入3g石墨粉和1. 5g硝酸鈉，在 冰水浴條件下緩慢加入69mL98%的H2S04。之后，在劇烈攪拌下，逐漸加入9g ΚΜη04，并保持 溫度在20°C以下?；旌衔镌?5°C下攪拌30min，然后緩慢加入加入138mL去離子水，溫度控 制在100°C以下，15min后，在體系中加入大量的去離子水和30%的H 202溶液15mL。得到的 氧化石墨烯懸浮液通過(guò)0.22 μ m聚四氟乙烯（PTFE)過(guò)濾并反復(fù)用1M的HC1和去離子水洗 滌，去除過(guò)多的金屬離子，直至濾液為中性，產(chǎn)物在減壓條件下冷凍干燥48h，得到氧化石墨 烯（G0)。
[0038] 氨基三嗪共價(jià)鍵功能化石墨烯（ATRG0)的制備：具體反應(yīng)步驟如下：400mg氧 化石墨烯（G0)超聲分散到120mL DMF中，并在磁力攪拌下加入5. 46g碳酸氫鈉（NaHC03) (65mmol)，反應(yīng)體系置于冰水浴中冷卻到0°C。然后，將3g(16. 26mmol)的1，3,5-三 氯-2, 4, 6-三嗪（CC)溶解在DMF中，并通過(guò)恒壓滴液漏斗滴加到上述反應(yīng)溶液中，并攪拌 4h。再在氮?dú)夥罩屑尤?. 033g(65. 04mmol)對(duì)苯二胺，在室溫下攪拌4h后，升溫，在氮?dú)夥?中回流24h。反應(yīng)完成后，冷卻到室溫并用孔徑為0.22μπι的聚四氟乙烯膜（PTFE)過(guò)濾，分 別用丙酮、DMF、正己烷、去離子水反復(fù)洗滌直到濾液為無(wú)色，在50°C下的真空烘箱中干燥至 恒重。
[0039] 氨基三嗪功能化石墨烯-聚苯胺（PANI-ATRG0)雜化材料的制備：ATRG0和苯胺單 體的質(zhì)量投料比分別為2:98,所得到的雜化材料分別命名為PANI-ATRG02。制備過(guò)程如下： ATRG0在1M的稀HC1溶液中超聲30min后，得到均一、穩(wěn)定的分散液。將上述分散液加入到 單頸瓶中，在冰鹽浴中冷卻到〇°C后，加入0. 816g苯胺單體并充分?jǐn)嚢?。再?. 2g APS加 入到上述分散液中，在〇°C下反應(yīng)24h。然后用孔徑為0.22μπι的聚四氟乙烯（PTFE)膜進(jìn) 行過(guò)濾，分別用去離子水、乙醇、正己烷反復(fù)多次洗滌，直到濾液變?yōu)闊o(wú)色。純PANI采用相 同的制備工藝制得，所得產(chǎn)品在60°C的真空烘箱中干燥至恒重備用。
[0040] 復(fù)合材料的形貌和結(jié)構(gòu)分別用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM)和紅外光譜儀以及紫外 光譜儀進(jìn)行表征，結(jié)果如圖2,3(a，b)所示。FESEM說(shuō)明所得納米雜化材料為一種3D花瓣?duì)?結(jié)構(gòu)形貌。氧化石墨烯的功能化和聚苯胺的接枝過(guò)程通過(guò)紅外和紫外光譜得到證實(shí)，與純 聚苯胺相比，雜化材料的IR發(fā)生紅移，UV-vis光譜向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，進(jìn)一步證實(shí)石墨烯接 枝到了聚苯胺分子鏈上，形成了石墨烯-聚苯胺納米雜化材料。
[0041] 電化學(xué)性能測(cè)試采用標(biāo)準(zhǔn)的三電極測(cè)試系統(tǒng)，以直徑為3mm的玻碳電極為工作電 極（WE)，IX lcm2的鉬片為對(duì)電極（CE)，Ag/AgCl為參比電極（RE)，電解質(zhì)溶液為1MWH2S04 溶液中進(jìn)行恒電流充放電和循環(huán)伏安性能測(cè)試，結(jié)構(gòu)如圖5-7所示。超級(jí)電容器單電極的 比電容，根據(jù)如下的恒定電流充放電公式進(jìn)行計(jì)算：
[0042] Cs = IX At/(AVXm)
[0043] 其中，Cs為電極材料的比電容（F g4)，I是充放電電流（A)，Λ t是放電時(shí)間（s)， Δ V是放電過(guò)程的電勢(shì)差，m是單電極活性材料的質(zhì)量（g)。制備的PANI-ATRG02雜化材料 在充放電電流密度為1A g-1時(shí)的比容量為697F g-1，而純聚苯胺比容量為487F g-1 (圖6)
[0044] 實(shí)施例2
[0045] 氧化石墨烯與氨基三嗪功能化石墨烯按照實(shí)施例1。
[0046] PANI-ATRG0雜化材料通過(guò)苯胺單體在ATRG0水溶液中的原位氧化聚合制得。 ATRG0和苯胺單體的質(zhì)量投料比為5:95,所得到的雜化材料分別命名為PANI-ATRG05。典 型的制備過(guò)程如下：ATRG0在1M的稀HC1溶液中超聲30min后，得到均一、穩(wěn)定的分散液。 將上述分散液加入到單頸瓶中，在冰鹽浴中冷卻到〇°C后，加入1. 632g苯胺單體并充分?jǐn)?拌。再將〇.4gAPS加入到上述分散液中，在0°C下反應(yīng)24h。然后用孔徑為0. 22μπι的聚四 氟乙烯（PTFE)膜進(jìn)行過(guò)濾，分別用去離子水、乙醇、正己烷反復(fù)多次洗滌，直到濾液變?yōu)闊o(wú) 色。純?chǔ)宝ˇ┎捎孟嗤闹苽涔に囍频?，所得產(chǎn)品在60°C的真空烘箱中干燥至恒重備用。
[0047] 超級(jí)電容器電極按照實(shí)施例1。制備的PANI-ATRG05電極材料具有優(yōu)良的可逆穩(wěn) 定性和對(duì)大電流的快速響應(yīng)的特性，適合于在大功率密度下的充放電（圖5)，雜化材料在 充放電電流密度為1A g4時(shí)的比容量為1510F g'而純聚苯胺比容量為487F g4 (圖6)，當(dāng) 電流密度增加到15時(shí)，比電容為857F g4 (比電容保持率為56. 7% )，而純聚苯胺為131 (比 電容的保持率為26. 8% )(圖7)，而且在1500次CV循環(huán)后的比電容保持率為87%，而純聚 苯胺為47%。
[0048] 實(shí)施例3
[0049] 氧化石墨烯與氨基三嗪功能化石墨烯按照實(shí)施例1。
[0050] PANI-ATRG0雜化材料通過(guò)苯胺單體在ATRG0水溶液中的原位氧化聚合制得。 ATRG0和苯胺單體的質(zhì)量比為10:90,所得到的雜化材料分別命名為PANI-ATRG010。典型的 制備過(guò)程如下：ATRG0在1M的稀HC1溶液中超聲30min后，得到均一、穩(wěn)定的分散液。將上 述分散液加入到單頸瓶中，在冰鹽浴中冷卻到〇°C后，加入2. 448g苯胺單體并充分?jǐn)嚢?。?將0. 6g APS加入到上述分散液中，在0°C下反應(yīng)24h。然后用孔徑為0. 22 μ m的聚四氟乙烯 (PTFE)膜進(jìn)行過(guò)濾，分別用去離子水、乙醇、正己烷反復(fù)多次洗滌，直到濾液變?yōu)闊o(wú)色。純 PANI采用相同的制備工藝制得，所得產(chǎn)品在60°C的真空烘箱中干燥至恒重備用。
[0051] 超級(jí)電容器電極按照實(shí)施例1。雜化材料在充放電電流密度為1A g4時(shí)的比容量 為lSlOFg-1，而純聚苯胺比容量為487F g-1 (圖6)。
【權(quán)利要求】
1. 一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料，其特征在于：所述電極材料 以氧化石墨烯為前軀體進(jìn)行功能化，得到氨基三嗪功能化石墨烯ATRGO,然后苯胺單體在 ATRGO表面進(jìn)行原位氧化聚合，冷凍干燥后，得到3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極 材料。
2. -種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制備方法，包括： (1) 通過(guò)改進(jìn)的Hu_er方法制備得到單分散的氧化石墨烯GO ; (2) 氧化石墨烯GO溶液中，攪拌加入碳酸氫鈉，冷卻至0°C后，滴加入1，3, 4-三 氯-2, 4, 6-三嗪溶液，并攪拌3-4h，然后在氮?dú)鈿夥罩?，加入?duì)苯二胺，室溫?cái)嚢?-4h，回 流，冷卻至室溫，過(guò)濾，洗滌，真空干燥至恒重，得到氨基三嗪功能化石墨烯ATRG0 ;其中氧 化石墨烯、碳酸氫鈉、1，3, 4-三氯-2, 4, 6-三嗪、對(duì)苯二胺的比例關(guān)系為：400mg: (60-65) mmol: (15-17)mmol:(60-68)mmol ; (3) 將上述氨基三嗪功能化石墨烯ATRGO在鹽酸水溶液中，超聲分散，得到分散液， 然后冷卻到〇°C后，加入苯胺單體并攪拌，再將引發(fā)劑加入到上述分散液中，在0°C反應(yīng) 12-24h，離心，過(guò)濾，洗滌，冷凍干燥，即得到3D花瓣?duì)罹郾桨?石墨烯PANI-ATRGO超級(jí) 電容器電極材料；其中分散液中氨基三嗪功能化石墨烯ATRGO與鹽酸水溶液的質(zhì)量比為 1:1?100 :1 ;氨基三嗪功能化石墨ATRGO與苯胺的質(zhì)量比為1:1-1:300 ;引發(fā)劑與苯胺的 質(zhì)量比為1:1?1:10。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制備 方法，其特征在于：所述步驟（2)中氧化石墨烯GO溶液、1，3, 4-三氯-2, 4, 6-三嗪溶液的 溶劑均為二甲基甲酰胺DMF。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制備 方法，其特征在于：所述步驟（2)中回流溫度為90?120°C，時(shí)間為12-24h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制 備方法，其特征在于：所述步驟（2)中過(guò)濾為用孔徑為0. 22 μ m的聚四氟乙烯膜PTFE過(guò) 濾；洗滌為分別用丙酮、DMF、正己烷、去離子水反復(fù)洗滌直到濾液為無(wú)色；真空干燥溫度為 45-60。。。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制備 方法，其特征在于：所述步驟（2)中氨基三嗪功能化石墨烯ATRGO的接枝率為5-50%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制備 方法，其特征在于：所述步驟（3)中鹽酸水溶液的濃度為1M。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制備 方法，其特征在于：所述步驟（3)中超聲分散時(shí)間為10-60min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制備 方法，其特征在于：所述步驟（3)中苯胺單體在體系中的摩爾濃度為0. 1?0. OOOlmol Γ1 ; 引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨APS。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D花瓣?duì)钍?聚苯胺超級(jí)電容器電極材料的制備 方法，其特征在于：所述步驟（3)中過(guò)濾為用孔徑為0.22μπι的聚四氟乙烯PTFE膜進(jìn)行過(guò) 濾；洗滌為分別用去離子水、乙醇、正己烷反復(fù)多次洗滌，直到濾液變?yōu)闊o(wú)色；冷凍干燥溫 度為 50-60°C。
【文檔編號(hào)】H01G11/86GK104064363SQ201410216059
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】徐洪耀, 劉玉, 光善儀, 柯福佑 申請(qǐng)人:東華大學(xué)