[发明专利]应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料，其特征在于它是由石墨烯、聚苯胺、氧化铁复合形成，所述聚苯胺包覆于石墨烯上，所述氧化铁生长在包覆有聚苯胺的石墨烯上。

2.根据权利要求1所述的应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

(1)按苯胺与氧化石墨的摩尔比为(1～10)：1，将苯胺单体和盐酸加入到氧化石墨的水溶液，在0～5℃条件下边搅拌边滴加引发剂溶液，滴加完成后继续搅拌2～5小时，将所得固体分离出来，即得到聚苯胺/氧化石墨的复合物；

(2)将聚苯胺/氧化石墨的复合物用还原剂进行还原，然后分离出聚苯胺/石墨烯的复合物；

(3)按照氧化石墨与铁离子的摩尔比为1:(1～20)，将可溶性铁盐与聚苯胺/石墨烯的复合物混合于水中，分散并搅拌1～3小时后，向其中边搅拌边滴加浓氨水，浓氨水中氨与铁离子的摩尔比为(1～8):1，滴加完成后，继续搅拌1～3小时，再静置陈化8～24小时，得到悬浮液；再将所得到的悬浮液在氮气或惰性气体保护下，于温度为120～180℃条件下反应1～6小时，然后将其中的固体分离出来，即得到石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料。

3.根据权利要求2所述的应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料的制备方法，其特征在于氧化石墨的水溶液浓度为0.1mol/L，将所述氧化石墨与水混合后，超声分散30-60分钟，即可获得氧化石墨的水溶液。

4.根据权利要求2所述的应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料的制备方法，其特征在于所述引发剂为(NH₄)₂S₂O₈、K₂Cr₂O₇、KIO₃、FeCl₃、FeCl₄、H₂O₂、Ce(SO₄)₂、MnO₂、过氧化苯甲酰中的一种。

5.根据权利要求1或4所述的应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料的制备方法，其特征在于所述引发剂为浓度0.04mol/L的过硫酸铵溶液，过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1:(1～2)。

6.根据权利要求2所述的应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中盐酸在水溶液中的浓度0.8～4mol/L；步骤(1)中滴加速度为0.15mL/s～0.3mL/s。

7.根据权利要求2所述的应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料的制备方法，其特征在于所述还原剂为水合肼或硼氢化钠，还原剂与氧化石墨摩尔比为(10～100):1。

8.根据权利要求2所述的应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中还原采用水合肼，还原条件是90℃～100℃下回流12小时以上。

9.根据权利要求2所述的应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中水的加入量使铁盐的摩尔浓度为0.05mol/L～0.2mol/L；所述分散为超声分散，时间为30-60分钟；所述搅拌的时间为4～8小时；浓氨水的浓度为28％，滴加速度为0.15mL/s～0.3mL/s。

10.根据权利要求2所述的应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料的制备方法，其特征在于所述氧化石墨的制备方法是：按照(1～5g)：(0.2～2g)：(30～150ml)的比例，将石墨、硝酸钠和98％浓硫酸混合，在搅拌器边搅拌边加入高锰酸钾，高锰酸钾与石墨的质量比为(0.2-8)：1，待高锰酸钾加完之后继续搅拌12h以上；再向其中加入去离子水，去离子水与浓硫酸的体积比为1:(0.05-1.5)，再加入浓度为30％的双氧水，双氧水与浓硫酸的体积比为1：(0.5-15)，获得黄色悬浊液，采用过滤或离心的方法，将固体分离出来，烘干，即为氧化石墨。