本發明涉及一種超級電容器的電極材料，具體涉及一種含海泡石防腐的石墨烯基氣凝膠電極材料及其制備方法。
背景技術：
MnO2由于儲量豐富、價格低廉、環境友好、以及在很寬的工作窗口下表現出良好的電容性質使其成為超級電容器領域中非常理想的電極材料之一。然而，目前 MnO2材料實際所能達到的電容值僅僅只有理論電容值的 30％甚至更低，為了進一步提高 MnO2電極材料的性能，對 MnO2材料的電荷存儲機理的研究是非常必要的。三維石墨烯基氣凝膠是近年來開發的一種具有微米結構的新型自組裝三維多孔碳材料，由于其獨特的結構，因而具有特殊性質：1）超高的表面積；2）超高的電導率（空間上石墨烯相互連接）。這兩個特性是儲能電極材料所追求的關鍵性質，被認為是超級電容器的理想電極材料之一，然而，目前對石墨烯基氣凝膠材料的微觀結構的可控合成仍然面臨著科學以及技術上的挑戰，正如其他的高分子或無機材料那樣，石墨烯基材料的性能主要是由石墨烯片層的堆積方式決定的。另外，已有的研究表明，對于 MnO2材料，由于其晶格結構致密，不利于電解液的侵潤，造成其實際比電容較低，同時 MnO2材料的電導率也較低,循環性能較差。為了提高 MnO2和石墨烯基材料的電化學性能，石墨烯基氣凝膠可以作為非常好的基底材料與 MnO2進行復合。
季辰辰在其碩士學位論文《MnO2與石墨烯基氣凝膠的制備、改性與電化學電容性能的研究》中，制備了一種MnO2包覆的石墨烯基氣凝膠材料，但是還存在著氣凝膠與MnO2結合不夠緊密，其活化性不佳等問題。
技術實現要素：
基于以上思考，本發明旨在提供一種石墨烯基氣凝膠電極材料，已解決存在的氣凝膠與MnO2結合不夠緊密，其活化性不佳等問題。
本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案實現：
一種含海泡石防腐的石墨烯基氣凝膠電極材料，其特征在于，是由以下重量份的原料制成：
海泡石2-3，氧化石墨烯10-20，葡萄糖10-20，十二烷基磺酸鈉1-2，ZnCl2溶液20-30，KMnO4 30-40，乙醇80-100，丙烯酸乳液2-4，硅烷偶聯劑KH560 3-5，吡咯20-30，對甲苯磺酸35-45，過硫酸銨溶液35-40，蒸餾水500-1000；
所述ZnCl2溶液濃度為2-5 mol/L，過硫酸銨溶液濃度為3-6 mol/L，所述丙烯酸乳液的固含量為10-30%。
所述的一種含海泡石防腐的石墨烯基氣凝膠電極材料的制備方法，其特征在于，是由以下步驟制成：
a. 將氧化石墨烯超聲分散于100-150份蒸餾水中，得到分散液；將葡萄糖溶于100-150份蒸餾水中，加入到上述分散液中，超聲處理5-20min，得到均一懸浮液；然后將上述懸濁液加入到水熱釜中，于160-200℃下保溫30-40h，冷卻至室溫后，經冷凍干燥，得到葡萄糖/石墨烯氣凝膠；
b. 將海泡石加入到20-50份蒸餾水中，再加入十二烷基磺酸鈉分散均勻，將丙烯酸乳液加入上述分散液中，超聲震蕩10-30min后，過濾烘干，得改性海泡石；
c. 將步驟a所得氣凝膠、步驟b所得海泡石浸漬于ZnCl2溶液中，在70-120℃烘箱中放置8-15h，之后轉移到管式爐中，氬氣氣氛、700-900℃下活化1-2h，結束后冷卻至室溫；之后將其超聲分散于100-200份蒸餾水中，加入KMnO4，磁力攪拌10-30min后，于60-70℃下，回流磁力攪拌10-30min，過濾、洗滌、干燥，得到MnO2包覆的混合物；
d. 將步驟c所得混合物分散在乙醇中，加入硅烷偶聯劑KH560、吡咯、對甲苯磺酸，在真空中攪拌40-70min后，逐滴加入過硫酸銨溶液，冰浴攪拌8-15h；過濾、洗滌、干燥后得到復合電極材料。
所述的一種含海泡石防腐的石墨烯基氣凝膠電極材料的制備方法，其特征在于，步驟c中干燥條件為：在 60-70℃下干燥 10-15h。
本發明的有益效果是：葡萄糖分子鏈上的官能團和氧化石墨烯表面的含氧基團通過氫鍵的相互作用，交聯在一起，形成了3D網絡結構，而水分子則填充至網絡結構的間隙，經冷凍干燥，水分子被除去，從而得到多孔結構的氣凝膠；用ZnCl2對氣凝膠進行活化后，有利于二氧化錳在其表面附著，同時附著二氧化錳能夠將雙電層電容與法拉第電容結合，既可提高超級電容器的比電容，又可改善 二氧化錳的導電性和與電解液的浸漬能力，提高其循環性能；用聚吡咯對其進行進一步的包裹，不僅可以加強二氧化錳和氣凝膠的結合，又可以使材料表現出更好的電學性能；配合添加的海泡石賦予材料防腐的功能。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明的具體實施方式作進一步描述。
實施例
一種含海泡石防腐的石墨烯基氣凝膠電極材料，其特征在于，是由以下重量份的原料制成：
海泡石3，氧化石墨烯20，葡萄糖20，十二烷基磺酸鈉2，ZnCl2溶液30，KMnO4 40，乙醇100，丙烯酸乳液4，硅烷偶聯劑KH560 5，吡咯30，對甲苯磺酸45，過硫酸銨溶液40，蒸餾水1000；
所述ZnCl2溶液濃度為2-5 mol/L，過硫酸銨溶液濃度為3-6 mol/L，所述丙烯酸乳液的固含量為10-30%。
所述的一種含海泡石防腐的石墨烯基氣凝膠電極材料的制備方法，其特征在于，是由以下步驟制成：
a. 將氧化石墨烯超聲分散于100-150份蒸餾水中，得到分散液；將葡萄糖溶于100-150份蒸餾水中，加入到上述分散液中，超聲處理5-20min，得到均一懸浮液；然后將上述懸濁液加入到水熱釜中，于160-200℃下保溫30-40h，冷卻至室溫后，經冷凍干燥，得到葡萄糖/石墨烯氣凝膠；
b. 將海泡石加入到20-50份蒸餾水中，再加入十二烷基磺酸鈉分散均勻，將丙烯酸乳液加入上述分散液中，超聲震蕩10-30min后，過濾烘干，得改性海泡石；
c. 將步驟a所得氣凝膠、步驟b所得海泡石浸漬于ZnCl2溶液中，在70-120℃烘箱中放置8-15h，之后轉移到管式爐中，氬氣氣氛、700-900℃下活化1-2h，結束后冷卻至室溫；之后將其超聲分散于100-200份蒸餾水中，加入KMnO4，磁力攪拌10-30min后，于60-70℃下，回流磁力攪拌10-30min，過濾、洗滌、干燥，得到MnO2包覆的混合物；
d. 將步驟c所得混合物分散在乙醇中，加入硅烷偶聯劑KH560、吡咯、對甲苯磺酸，在真空中攪拌40-70min后，逐滴加入過硫酸銨溶液，冰浴攪拌8-15h；過濾、洗滌、干燥后得到復合電極材料。
所述的一種含海泡石防腐的石墨烯基氣凝膠電極材料的制備方法，其特征在于，步驟c中干燥條件為：在 60-70℃下干燥 10-15h。
本發明的產品性能測試數據為：經過 1000 圈的循環，電極容量仍≥99%的初始容量。