超電容用片狀二氧化錳/石墨烯復合物的制備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可適用于超級電容器材料的片狀二氧化錳/石墨烯復合物的制備方法。
【背景技術】
[0002]石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯不僅是已知材料中最薄的一種，還非常牢固堅硬；作為單質，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。
[0003]石墨烯結構非常穩定，迄今為止，研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應外力，也就保持了結構穩定。這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由于原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。
[0004]利用石墨烯加入電池電極材料中可以大大提高充電效率，并且提高電池容量。利用其高導電性能以及高比表面積特點，可以發展成性能優越的超級電容器。
[0005]目前，公知的技術已經通過利用規整形貌的二氧化錳額外的贗電容特性，以及低成本和環境友好等特點，將其應用到超級電容器領域。但是，規整形貌的二氧化錳電導性能比較差，限制了其作為超級電容器方面的應用。
[0006]本發明將三維石墨烯同二氧化錳結合起來，構成二氧化錳/石墨烯復合物納米材料，利用石墨烯高導電性能以及高比表面積特點，這樣就可以提高導電性能。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于:利用規整形貌的二氧化錳額外的贗電容特性以及低成本和環境友好的特點，同時利用石墨烯高導電性能以及高比表面積特點，把二氧化錳與三維石墨烯結合起來，構成二氧化錳/石墨烯復合物納米材料，新的復合物納米材料兼具二氧化錳和石墨烯共有的特點，具有很好的電化學性能。本發明避免了二氧化錳電導性能比較差的劣勢。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
規整形貌的二氧化錳電導性能比較差，限制了其作為超級電容器方面的應用。石墨烯具有單原子厚度的碳晶體，具有特殊的電化學存儲性能，利用其高導電性能以及高比表面積特點，可以發展成性能優越的超級電容器。
[0009]將石墨烯同二氧化錳結合起來，則將具兼有兩者的優勢，在電流密度為0.2A/g情況下，具有的電容性能高達560F/g。
[0010]具體技術方案是: 1.通過化學氣相沉積制備三維石墨烯；
2.通過簡單的水熱方法制備片狀二氧化錳；
3.把片狀二氧化錳沉積到三維石墨烯，將高錳酸鉀溶液在稀鹽酸存在下，通過水熱條件下同三維石墨烯協同反應；
4.利用掃描電鏡進行表征，獲得片狀二氧化錳沉積到三維石墨烯后的掃描電鏡圖；
5.獲得片狀狀二氧化錳/石墨烯復合物的XRD圖譜，進行石墨烯的XRD衍射特征峰分析；
6.以二氧化錳/三維石墨烯復合物以掃描速率(5mv/s)在-0.20—0.8V工作電位區間內，進行CV圖譜分析。
[0011]本發明的有益效果是:
本發明的一種規整類立方體狀二氧化錳的制備方法…。由于這種規整類立方體狀形貌由于其內部具有空心結構而有利于電子的傳輸，因而具有更好的電化學活性。操作方法簡單，成本低廉、可重復。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明
圖1為片狀二氧化錳沉積到三維石墨烯后的掃描電鏡圖。
[0013]圖2片狀狀二氧化錳/石墨烯復合物的XRD圖譜(*為石墨烯的XRD衍射特征峰)。
[0014]圖3為片狀二氧化錳/三維石墨烯的循環伏安曲線圖，掃描速率(5mv/s)在-0.20—0.8V工作電位區間內，相對于Ag/AgCl電極的循環伏安圖譜，Ca)復合物的CV圖譜；(b)普通片狀二氧化錳的CV圖譜。
【具體實施方式】
[0015]以下通過具體實施例并結合附圖對本發明作進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。
[0016]所述方法如無特別說明，均為常規方法。所述材料如無特別說明，均能從公開商業途徑購買得到。
[0017]實施例1
三維石墨烯通過化學氣相沉積制備；片狀二氧化錳通過簡單的水熱方法制備方法如下:將2.0 mM的高錳酸鉀溶液溶解到稀0.1M鹽酸溶液中，然后將此溶液轉移到40毫升帶有聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，隨后將三維石墨烯0.1克加入到溶液中，密封并在120度下靜置24小時，之后將其自然冷卻到室溫，過濾，將產物用去離子水多次洗滌到中性。真空干燥箱60度下干燥12小時。
【主權項】
1.本發明涉及一種可適用于超級電容器材料的片狀二氧化錳/石墨烯復合物的制備方法。
2.其特征是把二氧化錳與三維石墨烯結合起來，構成二氧化錳/石墨烯復合物納米材料。
3.根據權利要求1所述的片狀二氧化錳/石墨烯復合物的制備方法，其特征是通過化學氣相沉積制備三維石墨烯。
4.根據權利要求1所述的片狀二氧化錳/石墨烯復合物的制備方法，其特征是通過簡單的水熱方法制備片狀二氧化錳。
5.根據權利要求1所述的片狀二氧化錳/石墨烯復合物的制備方法，其特征是將高錳酸鉀溶液在稀鹽酸存在下，通過水熱條件下同三維石墨烯協同反應，共同形成片狀二氧化猛/石墨稀。
【專利摘要】本發明公開了一種可適用于超級電容器材料的片狀二氧化錳/石墨烯復合物的制備方法。即將高錳酸鉀溶液在稀鹽酸存在下，通過水熱條件下同三維石墨烯協同反應，共同形成片狀二氧化錳/石墨烯制備而成。本發明操作簡單，所得規片狀二氧化錳/石墨烯復合物具有較高的離子傳輸性能，適用于超級電容器材料。
【IPC分類】H01G11-86, H01G11-32, H01G11-46
【公開號】CN104599854
【申請號】CN201310528033
【發明人】谷濤, 沈紹典
【申請人】無錫華臻新能源科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2013年10月31日