本發明涉及一種石墨烯基超級電容器的制備方法,屬化工材料技術領域。
背景技術:
超級電容器是一種不僅能夠利用雙層電容器來儲能,也能利用電極與電解液之間發生氧化還原來儲能,其中核心的就是電容器的電極材料,單一的我們稱為超級電容器,與導電聚合物復合制備的電極電容器我們也稱為贗電容電容器。超級電容器具有可大電流快速充放電,循環次數多,性能穩定等優點是未來重要的發展方向。影響超級電容器發展的鍵因素主要為電極材料,目前人們研究的熱點主要集中在多孔碳材料和金屬氧化物材料等方面,盡管這些材料具有一定的優勢,但是由于孔結構分布不合理和孔道閉塞,導電率較差影響了電容器的性能。石墨烯具有較大的比表面積和較高的導電性,特別是二維的平面結構有助于縮短離子的傳輸路徑,在超級電容器方面具有很好的應用前景。
技術實現要素:
本發明的目的在于提高一種全新的超級電容器電極的制備方法和超級電容器的組裝,最終得到性能優異的石墨烯基超級電容器。
本發明所述一種石墨烯基超級電容器的制備方法,是將天然鱗片石墨用強酸處理,然后在900-1000℃下迅速膨脹,再在超聲反應器中超聲剝離6-8h,洗滌干燥等到石墨烯電極材料
上述一種石墨烯基超級電容器的制備方法,其特征在于:強酸包括硫酸和硝酸或兩者的混合酸,天然鱗片石墨為300目,與酸的質量比為1:10-20。
本發明所述一種石墨烯基超級電容器的制備方法,其特征在于:是將石墨烯加入鹽酸的苯胺溶液中強烈攪拌0.5h,在0℃下滴加氧化劑反應5-8h,反應結束后洗滌干燥,得到石墨烯基聚苯胺超級電容器電極。
上述一種石墨烯基超級電容器的制備方法,其特征在于:鹽酸與苯胺的質量比為1:1,混合液與去離子水的質量比為1:25-50;氧化劑為過硫酸銨或氯化鐵,與苯胺的摩爾比為1:1。
本發明所述一種石墨烯基超級電容器的制備方法,其特征在于:是以石墨烯基聚苯胺為工作電極,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成超級電容器
上述一種石墨烯基超級電容器的制備方法,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
實施例:
所述一種石墨烯基超級電容器的制備方法:取5克300目天然鱗片石墨放置于濃硝酸中反應2小時,洗滌干燥后在1000℃的馬弗爐中放置5s迅速膨脹。然后放在超聲反應器中反應8小時,得到石墨烯電極材料。
將得到的石墨烯放置于500ml溶液中,溶液的配比為15ml濃鹽酸和5克苯胺和485ml的去離子水;強烈攪拌0.5小時后,取11.5克過硫酸銨溶于50ml去離子水中,在0℃下緩慢滴加至溶液中反應8h,待有墨綠色產物完全生成后,洗滌,干燥,得到石墨烯基聚苯胺電極材料。
以以石墨烯基聚苯胺為工作電極,鉑金屬為對電極,飽和甘汞電極電極為參比電極,以6mol/L氫氧化鈉和硫酸鉀混合液為電解液構成超級電容器,分別在不同的電壓范圍內進行循環伏安充放電、交流阻抗、循環壽命等性能。
在0-2V電壓范圍內,以6A/g的電流密度獲得498F/g的容量,循環5000次后容量保持為98%。