[发明专利]一种表面修饰含氧官能团的超级电容器用石墨烯

权利要求书

1.一种表面修饰含氧官能团的超级电容器用石墨烯材料，其特征在于：通过高温水热处理的方法部分还原高氧化度的氧化石墨烯制得，石墨烯表面修饰含氧官能团；高氧化度的氧化石墨烯通过溶有KMnO₄和NaNO₃的浓硫酸在低温、中温和高温三个阶段长时间的氧化石墨制得；含氧官能团能够防止石墨烯片层间的石墨化团聚，提高石墨烯表面亲和电解液能力，发生高度可逆的氧化还原反应提高电荷储存容量，使所述的石墨烯是一种性能良好的超级电容器电极活性材料；

所述表面修饰含氧官能团的超级电容器用石墨烯的制备方法，该方法包括以下步骤：

a)将KMnO₄和NaNO₃在冰浴条件下溶解于浓硫酸中，然后在低温、中温和高温三个阶段分别氧化石墨6至48h；产物加入质量分数为30％的H₂O₂，然后用稀盐酸稀释后，经过抽滤及离心清洗后超声波处理得到高氧化度的氧化石墨烯；

b)将上述氧化石墨烯分散于溶剂中，经过高温水热处理，用水抽滤清洗，真空冷冻干燥得到表面修饰含氧官能团的石墨烯；

高温水热处理的温度为140℃；

在石墨烯表面修饰含氧官能团，可防止石墨烯团聚，促进与电解液的亲和，产生赝电容提高电荷存储性能。

2.根据权利要求1所述的石墨烯材料，其特征在于低温、中温和高温阶段的氧化时间是6至48h。

3.根据权利要求1所述的石墨烯材料，其特征在于所述溶剂为水、乙醇、乙二醇中的一种或者是各溶剂按照一定的比例混合的混合溶剂。

4.根据权利要求1-3任一项所述的表面修饰含氧官能团的石墨烯材料的应用，其特征在于所述表面修饰含氧官能团的石墨烯，其低团聚和良好的电解液亲和能力使石墨烯保持较多的表面活性位点及实现较高的表面活性位点利用率，实现较高的双电层超级电容性能；而鉴于含氧官能团能引入赝电容，提供附加电荷存储容量，因此该材料具有较高的超级电容性能。