[发明专利]石墨烯基电极材料、制备方法及其应用

说明书

一种石墨烯基电极材料的制备方法，包括以下步骤：提供一初始氧化石墨烯分散液；向所述初始氧化石墨烯分散液加入刻蚀剂进行刻蚀，得到二次氧化石墨烯分散液；将所述二次氧化石墨烯分散液进行组装，得到石墨烯水凝胶；将所述石墨烯水凝胶干燥，得到石墨烯基电极材料。本发明还提供一种石墨烯基电极材料及其应用。

技术领域

本发明涉及储能领域，尤其涉及一种石墨烯基电极材料、制备方法及其应用。

背景技术

石墨烯自2004年被发现以来，因为其自身所具有的高导电性及高比表面积等特点，使其在各个领域大放异彩。石墨烯是一种二维的碳材料，可以作为碳材料的基本结构单元，用于组装得到具有不同密度的石墨烯基宏观体材料。密度不同的石墨烯基材料在各个领域都有其独特的作用。

高密度的石墨烯基材料可以用作高密度电极，该电极可以在发挥同样质量比容量的情况下，尽量减少体积的占用。而随着技术的发展，电子器件的微型化已经成为其发展趋势，这必然也要求其供能系统的实现微型化，能够提供给电极材料的空间也就越来越小，高密度的石墨烯电极材料能很好地满足其要求。低密度的石墨烯基材料(如石墨烯气凝胶)，因其所具有的高弹性以及强吸附性的特点，在回收海洋中石油污染、电能储存、隔热以及用作催化剂的载体等领域备受关注。

不同密度的石墨烯基材料在其各自领域都发挥着重要作用，但是目前还没有报道可以通过控制制备工艺精确地调控石墨烯基电极材料的密度，这也在一定程度上限制了其应用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种不同密度的石墨烯基电极材料的制备方法，以解决上述问题。

另外，还提供一种石墨烯基电极材料及其应用。

一种石墨烯基电极材料的制备方法，包括以下步骤：

提供一初始氧化石墨烯分散液；

向所述初始氧化石墨烯分散液加入刻蚀剂进行刻蚀，得到二次氧化石墨烯分散液；

将所述二次氧化石墨烯分散液进行组装，得到石墨烯水凝胶；

将所述石墨烯水凝胶干燥，得到石墨烯基电极材料。

进一步地，所述刻蚀剂为KOH、H₃PO₄、ZnCl₂以及H₂O₂中的至少一种。

进一步地，所述初始氧化石墨烯分散液的浓度为1.0-5.0mg/ml，所述刻蚀剂溶液的质量分数比为0.2％-10％，所述氧化石墨烯溶液与刻蚀剂溶液的体积比为1/5-1/15。

进一步地，所述刻蚀的步骤包括：将包括所述氧化石墨烯以及所述刻蚀剂在内的混合液放置于水热釜中密封，将所述水热釜放置于烘箱中进行水热反应，所述水热反应的温度为150-200℃，所述水热反应的时间为0.5-3h。

进一步地，所述组装的步骤包括：将所述二次氧化石墨烯分散液放置于水热釜中密封，将所述水热釜放置于烘箱中进行水热反应，所述水热反应的温度为150-200℃，所述水热反应的时间为0.5-3h。

进一步地，所述组装进一步在磁场环境下进行，所述磁场环境的磁场强度为1000A/m-4000A/m。

进一步地，所述干燥包括将所述石墨烯水凝胶置于干燥装置中进行干燥，所述干燥的温度为70-120℃，所述干燥的时间为1天-7天。

进一步地，所述氧化石墨烯是通过改进的Hummers法制得，所述初始氧化石墨烯分散液中所述氧化石墨烯的浓度为1.0-5.0mg/ml。