[发明专利]一种CuMn

说明书

本发明属于新型能源超级电容器领域，尤其是一种铜锰氧化物‑石墨烯复合材料。本发明针对传统储能技术功率密度差、周期稳定性短、充放电速率低等缺陷，提供一种应用于超级电容器的铜锰氧化物‑石墨烯复合材料及其制备方法。本发明采用Hummers法制备氧化石墨烯，再通过电化学还原法得到还原石墨烯，采用传统的溶胶‑凝胶法制备CuMn₂O₄材料，再通过物理研磨将石墨烯和CuMn₂O₄混合均匀制得CuMn₂O₄‑RGO复合材料。本发明方法的制备工艺、设备简单，原料廉价易得，且当所制备的CuMn₂O₄‑RGO复合材料质量比为1：1，电流密度为1 A/g时，电容高达341.56 F/g，超过常见的大部分超级电容器电极材料，是一种具有极大潜在应用前景的电极材料。

技术领域

本发明属于新型能源超级电容器领域，尤其涉及一种CuMn₂O₄-石墨烯(CuMn₂O₄-RGO) 超级电容器复合电极材料的制备方法。

背景技术

随着化石能源的枯竭、全球变暖和污染的加剧，可再生能源受到了人们的广泛关注。近年来，由于当前电子行业对可持续和可再生能源的需求越来越大，电化学储能装置受到了广泛的关注。许多尝试都被分配到寻找灵活、轻薄、环保的储能设备，如电池和超级电容器。电化学超级电容器以其较高的功率密度、较高的能量效率和长期的循环稳定性，在储能器件中具有广阔的应用前景。然而，使用这些电解质的超级电容器与使用水电解质的超级电容器的区别在于成本较高、比功率较低、防火安全性较低、生态性能较差。活性材料的纳米结构是提高能量器件活性材料特定参数的常用方法之一。它可以缩短活性物质中锂离子的迁移路径，增加充放电速率，提高活性物质在电解质中的润湿性。尖晶石结构的材料具有很强的迁移电解质离子的三维框架，允许在大量充放电周期下保持结构稳定性。石墨烯被认为是当代世纪最稳定的材料，电化学性能性好，可见光透光率高达96.8％，强度是钢的200倍。本世纪以来，各种电极材料被报道，如二元金属氧化物(CuMn₂O₄、CoMn₂O₄、NiMn₂O₄) 、导电聚合物(聚吡咯、聚苯胺) 和碳材料(碳纳米管、石墨烯、介孔碳)。与它们相比，金属氧化物具有氧化还原活性高、储量丰富、电化学容量大、成本低等优点引起了人们的极大兴趣。二元金属氧化物能处理不同的协同作用，提高电导率、稳定性和电位窗等电化学性能。近年来，国内外对二元化金属氧化物如NiMnO₃、MnCo₂O₄、CoMoO₄、CoFe₂O₄、ZnMn₂O₄等的研究较多。

发明内容

本发明基于上述原因，本发明提供了一种CuMn₂O₄-石墨烯(CuMn₂O₄-RGO) 超级电容器复合电极材料的制备方法, 其具体制备步骤如下：

（1）称取一水乙酸铜和四水乙酸锰溶解在乙醇中，磁力搅拌10 min。接着加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮^[28]并进行磁力搅拌20 min，获得均匀透明的溶液。将得到的混合物转移到超级恒温水槽中，将温度提高到85 ℃，在此温度下制得凝胶。最后，将制备的凝胶在马弗炉中下煅烧，以获得粉末状CuMn₂O₄纳米颗粒；

（2）采用Hummers法制备氧化石墨烯，使用三电极体系，在电化学站上调整电极电位，使氧化石墨烯电极材料的纳米级和电子状态改变，得到还原石墨烯；