[发明专利]一种分子级金属酞菁(酞菁)/石墨烯(氧化石墨烯)复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属酞菁(酞菁)/石墨烯(氧化石墨烯)复合材料的制备方法，涉及到金属酞菁(酞菁)/石墨烯(氧化石墨烯)复合材料在超级电容器中的应用，制备方法包括：将石墨烯(氧化石墨烯)分散；金属酞菁(酞菁)加入到氧化石墨烯分散液中超声搅拌，洗涤，干燥；将得到的样品进行热处理。本发明方法简便，易于操作可以大面积的生产。采用本方法制备的金属酞菁(酞菁)/石墨烯(氧化石墨烯)复合材料无毒，对环境友好，并且组装的超级电容器具有较大的比电容，优异的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及超级电容器正极材料的制备方法，具体涉及一种分子级金属酞菁(酞菁)/石墨(氧化石墨烯)复合材料的制备方法，属于超级电容器材料技术领域。

背景技术

随着科技的发展，能源危机和环境污染等问题日益严重，解决新型绿色可持续能源的开发与储存问题已经迫在眉睫。超级电容器作为一种高效的储能器件，拥有功率密度大，循环性能好，能够进行快速的充放电，无毒，环境污染小等优点，逐渐应用于日常生活中。然而，小功率的超级电容器难以满足电动汽车和混合动力汽车的需求，因此，开发大功率超级电容器势在必行。

超级电容器能量密度的不足(约为锂离子电池的三分之一)，严重限制了其在实际中的应用。提高电极材料的比容量和增大超级电容器的工作电压窗口可以有效提高能量密度。

采用分子级别的复合方式将金属酞菁与石墨烯(氧化石墨烯)进行复合，不仅可以提供离子转移通道，增加与电解质的接触活性位点，同时可以增加碳基材料在充放电个过程中的稳定性，使电极材料在大电流密度下保持良好的倍率性能，保证了超级电容器拥有高能量密度的同时也拥有优异的倍率性能。金属酞菁作为一种大环共轭化合物，其骨架中具有中心金属元素以及大量的N元素，在作为超级电容器的电极材料的充放电过程中能够提供明显的赝电容，因而在理论上具有较高比容量，以及合成简单，价格低廉，对环境污染小，安全性高的优势，使其在大型储能器件中具有较大的应用潜在价值。

本发明通过一种简单的方法，将分子级别的金属酞菁(酞菁)与氧化石墨烯进行复合，从而提供更多的活性位点，并且极大的改善了金属酞菁(酞菁)的导电性。该方法具有制备工艺简单，原料成本低，无污染等优势。所制备的复合材料具有较高的比容量，良好的循环稳定性和容量保持率，有望实现大规模制备，应用于超级电容器的器件中提供优异的倍率性能。

发明内容

针对目前金属酞菁电极材料存在的问题和改进需求，本发明的目的在于提供一种分子级金属酞菁(酞菁)/石墨烯(氧化石墨烯)复合材料的制备方法的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种超级电容器用分子级金属酞菁(酞菁)/石墨烯(氧化石墨烯)复合材料，首先将不同的金属酞菁(酞菁)通过浓硫酸、冰水提纯的预处理，将氧化石墨烯通过浓硫酸的脱水酯化作用部分还原和溶于硫酸的金属酞菁(酞菁)在超声、搅拌的作用下进行π-π复合，得到分子级金属酞菁/氧化石墨烯复合材料。

本发明提供如下技术方案：

1、将酞菁铁，酞菁，酞菁镁，酞菁镍，酞菁锂，酞菁钴等金属酞菁，通过溶解冰浴重结晶的方式提纯。

2、将氧化石墨烯分散于不同浓度的硫酸溶液中。

3、将一定量的不同金属酞菁(酞菁)，加入到所得到的不同的含量的硫酸石墨烯分散液中。将得到的混合溶液通过超声30分钟搅拌12小时，通过去离子水洗涤至中性。

4、将得到的样品经过不同温度的水热处理，得到所需要的样品。

优选地，石墨烯硫酸溶胶优选氧化石墨烯硫酸溶胶，且氧化石墨烯硫酸溶胶的溶度为0.25-10mg mL^-1，优选10mg mL^-1，超声分散处理的时间为20-30分钟，优选30分钟，石墨烯硫酸溶胶的硫酸浓度为0％-98％且优选为98％浓硫酸。