[发明专利]聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料电极的制备方法，其特征在于，所述复合材料电极包括聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料和导电基底，复合材料包括聚苯胺纳米管阵列和石墨烯，石墨烯掺杂在聚苯胺纳米管阵列中，聚苯胺纳米管的直径为150nm～300nm，聚苯胺纳米管的管间距为300nm～400nm；复合材料涂覆于导电基底之上形成聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料电极；

所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备氧化石墨烯掺杂聚苯胺纳米管阵列：将氧化石墨烯均匀分散在苯胺的硫酸溶液中，将AAO模版浸入上述溶液，减压抽真空，超声震荡；将过硫酸铵的硫酸溶液滴加入苯胺的硫酸溶液中，-20～20℃恒温水浴1～24h，得到氧化石墨烯掺杂聚苯胺/AAO纳米复合结构；将氧化石墨烯掺杂聚苯胺/AAO纳米复合结构浸入氢氧化钠溶液中，50～70℃加热10～60min，取出用去离子水洗净，干燥，制得氧化石墨烯掺杂聚苯胺纳米管阵列；

(2)制备聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料：将步骤(1)中制备的氧化石墨烯掺杂聚苯胺纳米管阵列加入还原剂，搅拌均匀后得到混合物；将混合物加热至80～95℃，恒温搅拌6～24h；反应结束后，过滤反应产物，得到不溶物，洗涤干燥，制得聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料；

(3)制备聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料电极：将去离子水或N-甲基吡咯烷酮(NMP)和步骤(2)中制备的聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料、导电剂混合成为浆料；聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料和导电剂的质量比为80～90:10～20，浆料的粘度控制在600～7000厘泊，将浆料涂覆于导电基底之上，经烘干和辊压制得聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料电极。

2.如权利要求1所述的聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料电极的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的含量为5wt％～20wt％，聚苯胺纳米管阵列的含量为80wt％～95wt％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，氧化石墨烯与苯胺的质量比为1:4～19；苯胺与过硫酸铵的摩尔比1:0.1～10。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，过硫酸铵的硫酸溶液中，过硫酸铵浓度为0.01～2.5mol/L，硫酸浓度为0.05～2mol/L；苯胺的硫酸溶液中，苯胺的浓度为0.01～0.4mol/L，硫酸浓度为0.05～2mol/L。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，还原剂为水合肼或硼氢化钠。

6.如权利要求1所述的聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料电极的制备方法制得的复合材料电极的应用，其特征在于，超级电容器包括正极、负极以及正极和负极之间的隔膜和电解液，正极和负极至少一个由所述复合材料电极组成，所述隔膜为超细玻璃纤维隔膜或聚合物膜；所述电解液为氯化咪唑盐-氯化铝体系，氯化咪唑盐与氯化铝的摩尔比为1:1.3～1.5。

7.如权利要求6所述的应用，所述超细玻璃纤维隔膜或聚合物膜的孔径为1～6μm。