一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，屬化工材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]贗電容超級電容器是通過電極材料同電解液(電解質(zhì))之間發(fā)生快速可逆的氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)電荷的存儲。目前研究較多的贗電容超級電容器電極材料包括以下三類:一是過渡金屬氧化物或氫氧化物，如二氧化釕，二氧化錳和氫氧化鎳；二是導(dǎo)電高分子，包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等；三是其他含有氧氮硫官能團的材料。和雙層超級電容器相比，贗電容超級電容器雖然可以實現(xiàn)更高的能量存儲，但是由于導(dǎo)電性較差，導(dǎo)致贗電容超級電容器的功率密度較低；同時，電極材料在發(fā)生氧化還原的過程中會在一定程度上出現(xiàn)不可逆現(xiàn)象，從而影響器件的穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。改進的方法之一就是利用碳材料來作為贗電容電極材料的載體或包覆材料，以改善其導(dǎo)電性差的問題，而石墨烯由于具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和比表面積，被認為是最適合的載體材料。聚吡咯具有易摻雜，制備合成簡單，石墨烯的引入可以促進聚吡咯的氧化還原反應(yīng)，石墨烯對聚吡咯的分散作用可以減小電子的擴散和迀移距離，兩者之間的協(xié)同作用有望制備性能良好的贗電容超級電容器材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料的制備方法，最終得到性能優(yōu)異的贗電容超級電容器。
[0004]本發(fā)明所述一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，是將氧化石墨在蒸餾水中超聲分散0.5-lh，然后加入聚苯乙烯磺酸鈉在60-80°C下反應(yīng)l_2h，冷卻過濾后加入水合肼在100°C下反應(yīng)lh，冷卻后過濾洗滌得到石墨烯納米片
[0005]上述一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，其特征在于:氧化石墨與蒸餾水的質(zhì)量比為1:50-60 ;氧化石墨與聚苯乙烯苯磺酸鈉的質(zhì)量比為1:1 ;氧化石墨與水合肼的質(zhì)量比為1:2-4。
[0006]本發(fā)明所述一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，是采用分子吸附的方法將吡咯吸附于石墨烯納米片上，并分散于鹽酸的水溶液中，滴加氯化鐵溶液在0-4°C條件下反應(yīng)4_6h后洗滌干燥得到石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料。
[0007]上述一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，其特征在于:吡咯與石墨烯納米片的質(zhì)量比為1:0.05-0.2 ;鹽酸與吡咯石墨烯的的質(zhì)量比為10-20:1，；氯化鐵與吡咯的摩爾比為1:1 ;分子吸附的方法即利于聚苯乙烯苯磺酸鈉接枝在石墨烯上，水解后與吡咯形成氫鍵，達到吡咯在石墨烯表面均勻吸附的特點。
[0008]本發(fā)明所述一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，是以石墨烯基聚吡咯為工作電極，鉑金屬為對電極，飽和甘汞電極電極為參比電極，以氫氧化鈉和硫酸鉀為電解液構(gòu)成超級電容器
[0009]上述一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，其特征在于:電解液為氫氧化鈉或硫酸鉀或兩者的混合液，其濃度為6-8mol/L。
【具體實施方式】
[0010]實施例:
[0011]所述一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料的制備方法:取2克氧化石墨在10ml蒸餾水中超聲分散lh，然后加入2克聚苯乙烯磺酸鈉在80°C下反應(yīng)lh，冷卻過濾后加入含有4克水合肼溶液在100°C下反應(yīng)lh，冷卻后過濾洗滌得到石墨烯納米片。
[0012]采用分子吸附的方法是將得到的石墨烯納米片置于10ml水溶液中水解，然后加入10克吡咯吸攪拌均勻靜置，過濾后分散于鹽酸的水溶液中，滴加52.35克氯化鐵溶液在0-4°C條件下反應(yīng)6h后洗滌干燥得到石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料。
[0013]以石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料為工作電極，鉑金屬為對電極，飽和甘萊電極電極為參比電極，以6mol/L氫氧化鈉和硫酸鉀混合液為電解液構(gòu)成超級電容器，分別在不同的電壓范圍內(nèi)進行循環(huán)伏安充放電、交流阻抗、循環(huán)壽命等性能。
[0014]在100mV/S 1的電壓掃描速度下，比電容達到387F/g ;能量密度和功率密度分別為100.24W.h.kg 1 和 4271.8W.kg S循環(huán) 2000 次后容量保持為 94% 0
【主權(quán)項】
1.一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，是將氧化石墨在蒸餾水中超聲分散0.5-lh，然后加入聚苯乙烯磺酸鈉在60-80°C下反應(yīng)l_2h，冷卻過濾后加入水合肼在100°C下反應(yīng)lh，冷卻后過濾洗滌得到石墨烯納米片。2.—種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，是采用分子吸附的方法將吡咯吸附于石墨烯納米片上，并分散于鹽酸的水溶液中，滴加氯化鐵溶液在0-4°C條件下反應(yīng)4-6h后洗滌干燥得到石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料。3.一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，是以石墨烯基聚吡咯為工作電極，鉑金屬為對電極，飽和甘汞電極電極為參比電極，以氫氧化鈉和硫酸鉀為電解液構(gòu)成超級電容器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，其特征在于:氧化石墨與蒸餾水的質(zhì)量比為1:50-60 ;氧化石墨與聚苯乙烯苯磺酸鈉的質(zhì)量比為1:1 ;氧化石墨與水合肼的質(zhì)量比為1:2-4。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，其特征在于:吡咯與石墨烯納米片的質(zhì)量比為1:0.05-0.2 ;鹽酸與吡咯石墨烯的的質(zhì)量比為10-20:1，;氯化鐵與吡咯的摩爾比為1:1。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，其特征在于:分子吸附的方法即利于聚苯乙烯苯磺酸鈉接枝在石墨烯上，水解后與吡咯形成氫鍵，達到吡咯在石墨烯表面均勻吸附的特點。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，其特征在于:電解液為氫氧化鈉或硫酸鉀或兩者的混合液，其濃度為6-8mol/L。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料，將氧化石墨在蒸餾水中超聲分散0.5-1h，然后加入聚苯乙烯磺酸鈉在60-80℃下反應(yīng)1-2h，冷卻過濾后加入水合肼在100℃下反應(yīng)1h，冷卻后過濾洗滌得到石墨烯納米片；采用分子吸附的方法將吡咯吸附于石墨烯納米片上，并分散于鹽酸的水溶液中，滴加氯化鐵溶液在0-4℃條件下反應(yīng)4-6h后洗滌干燥得到石墨烯聚吡咯的贗電容超級電容器的電極材料。本發(fā)明制備了一種同時具有導(dǎo)電性好、比表面積大、化學(xué)穩(wěn)定性好的贗電容超級電容器電極材料，并表現(xiàn)出極佳的電容性能。
【IPC分類】H01G11/36, H01G11/48, H01G11/86
【公開號】CN105140045
【申請?zhí)枴緾N201510514390
【發(fā)明人】花秀夫, 張?zhí)?
【申請人】西安岳達植物科技有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月20日