[发明专利]一种MnO2-PANi-RGO三元超电容材料的合成方法

说明书

本发明的目的在于提供一种MnO₂‑PANi‑RGO三元超电容材料的合成方法，利用MnI₂原料巧妙工艺合成MnO₂‑PANi：I₂‑RGO三元超电容材料，I^‑离子还原氧化石墨得到RGO，Mn²⁺和苯胺单体附着在RGO上，经氧化得到MnO₂‑PANi负载的石墨烯，同时生成的I₂起到PANi掺杂剂的作用，产物可作为I型超级电容电极材料。

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，涉及一种MnO₂-PANi-RGO三元超电容材料的合成方法。

背景技术

聚苯胺是广泛研究的超电容电极导电聚合物，具有高掺杂能力和高电导率，高的比容量，环境稳定性好，缺点在于其过充状态下容易氧化降解，体积稳定性较差。化学电容器中聚苯胺电极的性能可以通过与金属氧化物纳米颗粒或者碳材料复合的方式进行改善。氧化锰具有价格低廉，自然环保，比电容高等优势。作为碳材料中的新贵，石墨烯具有很高的比表面积和电导率，理想状态下是非常优异的超电容电极材料，体积稳定性好与共轭高分子复合可以协同电子供给和接受，获得更高的比电容和循环寿命。将MnO₂纳米颗粒、PANi和石墨烯有效分散复合，是获得高性能超电容电极材料的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MnO₂-PANi-RGO三元超电容材料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：将苯胺单体溶于去离子水中，加入氧化石墨超声搅拌形成溶胶，将KI和MnI₂溶解在另一份去离子水中溶液中，缓慢加入第一份溶胶中，得到混合溶液A，持续搅拌反应6～12小时后，加入含有引发剂的水溶液，加入过程中持续搅拌，室温～40℃搅拌反应12～24小时后得到沉淀，经过滤洗涤烘干得到MnO₂-PANi-RGO三元超电容材料粉末。

所述苯胺单体在混合溶液A中的浓度为0.04～0.1mol/L；氧化石墨的加入量在混合溶液A中为0.2～1.5gL^-1。

所述碘化钾在混合溶液A中的浓度为10～20gL^-1，MnI₂在混合溶液A中的浓度为1～3gL^-1。

所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种，加入量为苯胺单体摩尔量的10～15倍。

所述的洗涤是用去离子水和乙醇交替洗涤，每次洗涤后采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤，过滤产物重新在去离子水或乙醇中分散，反复过滤直到滤液pH值为7，最后一次用乙醇洗涤以方便干燥；所述的干燥是在50～80℃真空烘箱中烘干，真空干燥条件为真空度＜133Pa。

本发明利用MnI₂原料巧妙工艺合成MnO₂-PANi：I₂-RGO三元超电容材料，I^-离子还原氧化石墨得到RGO，Mn²⁺和苯胺单体附着在RGO上，经氧化得到MnO₂-PANi负载的石墨烯，同时生成的I₂起到PANi掺杂剂的作用，产物可作为I型超级电容电极材料。

本发明的内容和特点已揭示如上，然而前面叙述的本发明仅仅简要地或只涉及本发明的特定部分，本发明的特征可能比在此公开的内容涉及的更多。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应该包括在不同部分中所体现的所有内容的组合，以及各种不背离本发明的替换和修饰，并为本发明的权利要求书所涵盖。

附图说明

图1为采用本发明(实施例1)合成MnO₂-PANi：I₂-RGO三元超电容材料微观形态的扫描电镜照片。

具体实施方式