[发明专利]石墨烯电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨技术领域，具体涉及一种石墨烯电极的制备方法。

背景技术

石墨烯作为一种新型的二维蜂窝状结构的碳材料，其具有良好的导电性(7200S/m)、较大的理论比表面积(2600m²/g)、高机械稳定性等优越的性能，故引起了广泛的关注。石墨烯在电极方面的应用已被提出，其具有良好的导电性能。石墨烯电极的制备主要依赖于石墨烯材料的制备。

目前制备石墨烯的方法主要有：(1)微机械剥离法，如英国曼切斯特大学安德利等人利用胶带法制备出石墨烯，该方法虽能获得质量较高的少层石墨烯，但产率较低、过程繁琐限制了其使用；(2)化学气相沉积法，该方法是在带有催化剂衬底的反应器中，碳原子在衬底上沉积生长成石墨烯，该方法能够生产大量的石墨烯，但是石墨烯的生长条件苛刻、成本也较高。(3)氧化还原法，该方法包括两个步骤：石墨经强氧化剂氧化形成氧化石墨，氧化石墨经化学或热还原得石墨烯。由于该方法成本较低、操作简单而被广泛应用。

化学还原法被认为是大量制备石墨烯的有效方法，常用的还原剂有水合肼、对苯二酚等，但这些还原剂的极高毒性，对环境和人体都有极大的危害。因此新型的低毒性还原剂逐渐受到关注。然而，现有技术的反应条件使低毒性还原剂在制备工艺中，石墨烯会产生大量团聚，团聚现象降低了氧化石墨的还原程度，影响石墨烯的产品质量。

因此，有必要提供一种新的石墨烯电极的的制备方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种导电性能良好的石墨烯电极的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的石墨烯电极的制备方法，包括以下步骤：

S1：将甲酸和苯酚按照1∶1-1∶5的比例混合均匀，得到混合溶剂；

S2：将氧化石墨分散于所述混合溶剂中，得到混合溶液，所述氧化石墨与所述混合溶剂的添加比例为10-15mg/ml；

S3：将所述混合溶液进行超声分散30-40min；

S4：将分散后的混合溶液进行高温高压反应，反应压力为2-4MPa，反应温度为220-280℃；

S5：洗涤、烘干，得到石墨烯；

S6：将所述石墨烯加工成石墨烯电极，所述石墨烯电极上连接集电极。

优选的，所述石墨烯电极的形状呈叉指状、平行条状及螺旋状中的一种。

优选的，所述集电极为铝箔。

与现有技术相比，本发明提供的石墨烯电极的制备方法，通过选择合理的石墨烯制备工艺，其中主要选择合适的还原剂及相关工艺参数，使氧化石墨被充分还原，不仅提高了其还原程度，且提高了石墨烯的产品质量，从而提高了石墨烯电极的导电性能。

具体实施方式

下面将结合实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

一种石墨烯电极的制备方法，包括以下步骤：

S1：将甲酸和苯酚按照1∶5的比例混合均匀，得到混合溶剂；

S2：将氧化石墨分散于所述混合溶剂中，得到混合溶液，所述氧化石墨与所述混合溶剂的添加比例为10mg/ml；

S3：将所述混合溶液进行超声分散30min；

S4：将分散后的混合溶液进行高温高压反应，反应压力为2MPa，反应温度为220℃，反应时间为24h；

S5：洗涤、烘干，得到石墨烯；

S6：将所述石墨烯加工成叉指状的石墨烯电极，所述石墨烯电极上连接集电极，所述集电极为铝箔。

实施例2

一种石墨烯电极的制备方法，包括以下步骤：

S1：将甲酸和苯酚按照1∶1的比例混合均匀，得到混合溶剂；

S2：将氧化石墨分散于所述混合溶剂中，得到混合溶液，所述氧化石墨与所述混合溶剂的添加比例为15mg/ml；

S3：将所述混合溶液进行超声分散40min；

S4：将分散后的混合溶液进行高温高压反应，反应压力为4MPa，反应温度为260℃，反应时间为15h；

S5：洗涤、烘干，得到石墨烯；

S6：将所述石墨烯加工成平行条状的石墨烯电极，所述石墨烯电极上连接集电极，所述集电极为铝箔。

实施例3

一种石墨烯电极的制备方法，包括以下步骤：

S1：将甲酸和苯酚按照1∶3的比例混合均匀，得到混合溶剂；

S2：将氧化石墨分散于所述混合溶剂中，得到混合溶液，所述氧化石墨与所述混合溶剂的添加比例为12mg/ml；