[发明专利]一种球形石墨烯/四氧化三锰复合材料及其制备方法及应用

权利要求书

1.一种球形石墨烯/四氧化三锰复合材料，其特征在于，该复合材料的微观结构为：以球形石墨烯为基体，四氧化三锰纳米片均匀分散于球形石墨烯基体表面，形成整体为球状结构的复合微球；

所述的复合材料中四氧化三锰与球形石墨烯的质量比为(0.1:1)～(1.2:1)；

所述的球形石墨烯/四氧化三锰复合材料按照如下方法制备得到：

(1)将球形石墨烯和去离子水按照质量比(1:300)～(1:700)的比例混合，超声处理10-20min，得到球形石墨烯分散液；然后加入高锰酸钾溶液，再超声分散5-10min，得到混合均匀的球形石墨烯/高锰酸钾分散液；

(2)将球形石墨烯/高锰酸钾分散液在100-300℃下水热反应8-15h，反应完成后离心分离得到反应后的沉淀物，洗涤沉淀物，即得球形石墨烯/四氧化三锰复合材料。

2.根据权利要求1所述的球形石墨烯/四氧化三锰复合材料，其特征在于，所述的复合材料的粒径大小为500nm～4μm。

3.根据权利要求1所述的球形石墨烯/四氧化三锰复合材料，其特征在于，所述的复合材料的振实密度为0.3g/cm³～0.8g/cm³，比表面积为150～300m²/g。

4.根据权利要求1所述的球形石墨烯/四氧化三锰复合材料，其特征在于，所述的球形石墨烯的半径在100nm-5μm，球形石墨烯的振实密度为0.05g/cm³-0.7g/cm³，球形石墨烯微球的比表面积为300～3000m²/g。

5.根据权利要求1所述的球形石墨烯/四氧化三锰复合材料，其特征在于，所述的球形石墨烯按如下方法制备得到：

将氧化石墨烯和/或石墨烯分散到水或其他溶剂中，加入成球剂，混合后得到氧化石墨烯和/或石墨烯分散液，然后将所述氧化石墨烯和/或石墨烯分散液喷雾干燥，使其提炼成粉末状，经过旋风分离和高温处理后，得到球形石墨烯。

6.权利要求1-5任一项所述的球形石墨烯/四氧化三锰复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将球形石墨烯和去离子水按照质量比(1:300)～(1:700)的比例混合，超声处理10-20min，得到球形石墨烯分散液；然后加入高锰酸钾溶液，再超声分散5-10min，得到混合均匀的球形石墨烯/高锰酸钾分散液；

(2)将球形石墨烯/高锰酸钾分散液在100-300℃下水热反应8-15h，反应完成后离心分离得到反应后的沉淀物，洗涤沉淀物，即得球形石墨烯/四氧化三锰复合材料。

7.根据权利要求6所述的球形石墨烯/四氧化三锰复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中按球形石墨烯与高锰酸钾的质量比为1：(2～4)加入高锰酸钾溶液；高锰酸钾溶液的摩尔浓度为0.05～0.15mol/L。

8.根据权利要求6所述的球形石墨烯/四氧化三锰复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的水热反应在带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中进行，球形石墨烯/高锰酸钾分散液的体积填充度为60-80％。

9.权利要求1-5任一项所述的球形石墨烯/四氧化三锰复合材料作为电极材料在超级电容器中的应用。