[发明专利]一种超级电容器电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器电极材料及其制备方法，所述的电极材料包括还原氧化石墨烯/苯胺四聚体复合材料，苯胺四聚体和还原氧化石墨烯的质量比为4～1∶1～4。所述制备方法，包含以下步骤：(1)将N‑苯基‑1，4‑苯二胺溶于丙酮、水和盐酸的混合溶液中；(2)冰浴搅拌，待温度降至0℃，缓慢滴加过硫酸铵溶液，再搅拌随后减压抽滤，用盐酸洗涤多次，并用丙酮、大量去离子水洗至中性；(3)将产物真空烘干，得到苯胺四聚体；(4)将苯胺四聚体加入到氧化石墨烯悬浮液中，超声再搅拌，加热，自然冷却，减压抽滤，真空干燥；(5)将还原氧化石墨烯/苯胺四聚体复合物、导电剂和粘结剂混合。本发明制得的超级电容器电极材料具有高比电容、高循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种电容器及其制备，具体为一种超级电容器电极材料及其制备方法。

背景技术

导电高分子是一种新型的高分子材料，在电极材料、金属防腐材料、电致变色材料、发光二极管和固定酶材料等方面有广泛的应用。在众多的导电高分子中，聚苯胺以其合成原料较普遍易得、合成方法单一简单、生产成本较低，同时还具有良好的导电性、电致变色性、质子交换性和环境稳定性等特点，使其成为世界上研究最多、且最具有应用前景的导电高分子材料。它具有氧化还原性优良，导电性较强，质子交换和环境稳定性能较好等优点，但是内部结构不稳定，易断链和循环稳定性差使得所制得的电极循环稳定性较差。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种电极循环稳定性好的超级电容器电极材料，本发明的另一目的是提供一种电极循环稳定性好的超级电容器电极材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种超级电容器电极材料，包括还原氧化石墨烯/苯胺四聚体复合材料，苯胺四聚体和还原氧化石墨烯的质量比为4～1∶1～4。

上述超级电容器电极材料的制备方法，包含以下步骤：

(1)将N-苯基-1，4-苯二胺溶于0.8～1.2mol·dm^-3的丙酮、水和0.5～2mol·dm^-3的盐酸的混合溶液中制成0.04～0.06mol·dm^-3的N-苯基-1，4苯二胺溶液，丙酮、水和盐酸的体积比为3～4∶3～4∶1～2，优选为4∶4∶1；

(2)将N-苯基-1，4苯二胺溶液置于冰浴中并搅拌0.5～2小时，待温度降至0℃，缓慢滴加过硫酸铵溶液并保持溶液温度在0～5℃，再搅拌反应2～5小时，搅拌速度为1000～2000r/min，随后减压抽滤，用0.5～1mol·dm^-3的盐酸洗涤多次，并用丙酮洗1～5次，最后用大量去离子水洗至中性；

(3)将步骤(2)所得产物在50～80℃烘箱中真空烘干，得到苯胺四聚体；

(4)将苯胺四聚体加入到1～5mol·ml^-1氧化石墨烯悬浮液中，超声1～3小时，再搅拌12～24小时，然后高压反应釜加热至160～200℃，反应6～12小时后自然冷却，再减压抽滤，在50～70℃下真空干燥，得到还原氧化石墨烯/苯胺四聚体复合物；

(5)将还原氧化石墨烯/苯胺四聚体复合物、导电剂和粘结剂混合，还原氧化石墨烯/苯胺四聚体复合材料、导电剂和粘结剂的质量比为7～8∶1～2∶1～2，优选为8∶1∶1，刮涂在基底上，烘干，制得超级电容器电极，其中导电剂优选为乙炔黑，粘结剂优选为聚四氟乙烯。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

1、通过本发明方法制得的超级电容器电极材料具有高比电容、高循环稳定性，将石墨烯和聚苯胺的优势结合起来，石墨烯具有sp²杂化碳原子构成二维单层六角晶格的构型，具有超高机械强度、高比表面积、优良的电导率、化学稳定性和低制造成本等优点，这些功能使石墨烯成为改善聚苯胺电荷转移动力学的理想之选；