[发明专利]聚苯胺包覆的石墨烯@CoAl-LDH复合电极材料的制备方法

说明书

本发明涉及聚苯胺包覆的石墨烯@CoAl‑LDH复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：1)氧化石墨烯与苯胺混合液的制备；2)利用水热法制备CoAl‑LDH；3)聚苯胺石墨烯与CoAl‑LDH混合得到分散均匀的混合溶液，然后进行真空抽滤、煅烧得到聚苯胺包覆的石墨烯@CoAl‑LDH复合电极材料。与现有技术相比，本发明得到聚苯胺包覆的石墨烯@CoAl‑LDH复合电极材料制备方法简易可行，绿色环保，且成本可控，得到的电极材料可应用于超级电容器的研究。

技术领域

本发明属于材料化学储能领域，涉及一种形貌可控的复合电极材料，具体来说，涉及一种聚苯胺包覆的石墨烯@CoAl-LDH复合电极材料的制备方法。

背景技术

层状双金属氧化物(LDH)是典型的二维纳米材料，LDH具有良好的电化学活性和板层结构，有望同时获得法拉第赝电容和电双层电容。同时，由于它们具有灵活的离子交换能力，从而引起了人们对超级电容器电极材料应用的广泛研究。CoAl-LDH，二价Co离子和三价Al离子,是一种最常见的研究类型，有助于感应电流的氧化还原反应由于Co²⁺和Co³⁺的转换。因此，CoAl-LDH在赝电容过程中可以作为是一种活性物质，但由于本身固有的较差的导电性能，导致CoAl-LDH的实验容量往往远低于理论容量。

使用其它活性物质合成LDH复合材料是促进电子和离子转移的理想方法。近年来，碳纳米管(CNTs)、碳纤维、石墨烯等纳米结构碳材料被认为是LDH理想的插层材料。然而，不可避免的是，LDH和碳材料在实验过程中会通过范德华力而叠加在一起，降低电容性能。如何抑制上述情况的发生影响电容器的电容性能成了现在亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种聚苯胺包覆的石墨烯@CoAl-LDH复合电极材料的制备方法，能解决现有技术中的双金属氧化物导电性能不好、与其他碳材料易团聚等缺点，同时该复合电极材料具有良好的循环稳定性与电容性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

聚苯胺包覆的石墨烯@CoAl-LDH复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备氧化石墨烯与聚苯胺的混合溶液

利用改良的Hummer法制备氧化石墨烯，将制备好的氧化石墨烯与去离子水按照不同比例进行超声处理；

聚苯胺加入分散剂进行超声分散均匀；

氧化石墨烯分散液与聚苯胺分散剂按照比例进行混合超声分散，然后在氧化石墨烯-苯胺混合液中加入引发剂和无机酸；

(2)水热法制备CoAl-LDH

钴盐与去离子水按照不同比例进行搅拌混合，铝盐与去离子水按照不同比例进行搅拌混合，将钴盐与铝盐溶液按照不同比例进行混合，随后加入尿素进行水热反应，待降至室温后，进行水洗，真空烘干得到CoAl-LDH；

(3)聚苯胺包覆的石墨烯@CoAl-LDH复合电极材料的制备

将上述制备的氧化石墨烯-苯胺混合液与CoAl-LDH按不同比例混合，进行真空抽滤成膜，然后自然风干，最后在氮气保护下进行煅烧处理得到聚苯胺包覆的石墨烯@CoAl-LDH复合电极材料。

本发明中，步骤(1)中，氧化石墨烯与去离子水的超声时间为1-2h，氧化石墨烯与去离子水的混合质量比为1:2-3:2。

本发明中，步骤(1)中，苯胺加入分散剂中进行混合超声分散均匀，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，苯胺与分散剂按照质量比例6:1混合均匀。

本发明中，步骤(1)中，氧化石墨烯分散液与苯胺分散液按照质量比为1:40-1:1混合均匀，氧化石墨烯分散液与苯胺分散液混合超声1-2h。