[发明专利]一种三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料及其制备方法与应用。所述方法为：(1)将AgNWs溶液与氧化石墨烯溶液混合均匀，得到混合液，其中AgNWs与氧化石墨烯的质量比为(0.1～10)：(5～250)；(2)向混合液中加入抗坏血酸，在50～100℃下进行还原反应8～15h，透析，得到种三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料。本发明制备的三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料降低了RGO片间的堆叠，且AgNWs可以提供更短的传输路径以及更多的电活性位点，加快电荷转移动力学，促进了电子的传输和离子的扩散，表现出优异的电荷传输特性；制备过程操作简单，在能源领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于能源材料领域，具体涉及一种三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着煤炭和天然气等不可再生能源的不断消耗，人们对于具有更高效率的能量存储装置的需求日益增长。超级电容器是一种具有高功率密度、充放电快、寿命长、环境友好等特点的能量存储系统，可用于公共交通、可穿戴和便携式消费电子产品等许多领域。因此，需要通过不断的研究来实现材料和设备的高性能，以满足不断增长的消费电子需求。石墨烯因其高的比表面积和良好的电性能受到能源储存领域越来越多的关注。

三维结构的石墨烯水凝胶质量轻、比表面积大，并具有三维的多孔网络结构，有利于电子的传输和电解质离子的扩散。由氧化石墨烯(GO)通过化学还原法可制备还原氧化石墨烯(RGO)，但是石墨烯片层之间的较强范德华力会引起团聚，导致电极材料的比表面积大大降低，电活性位点减少，电荷转移受阻。因此，堆叠的石墨烯片在很大程度上限制了它的直接应用，基于石墨烯的电容器电化学性能仍有待提高。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料的制备方法。该方法通过将银纳米线(AgNWs)加入到氧化石墨烯水溶液中，在还原形成还原氧化石墨烯(RGO)的同时，一维线形结构的AgNWs穿插在RGO片层之间，大大降低了堆叠的概率，增加了电极材料的比表面积；同时，一维的AgNWs还具有优异的导电性，可提高电极的电子传导性能和电化学活性，从而显著改善了石墨烯电极材料的电化学性能。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料。

本发明的再一目的在于提供上述一种三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料在超级电容器中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将AgNWs溶液与氧化石墨烯溶液混合均匀，得到混合液，其中AgNWs与氧化石墨烯的质量比为(0.1～10)：(5～250)；

(2)向混合液中加入抗坏血酸，在50～100℃下进行还原反应8～15h，透析，得到三维AgNWs/RGO水凝胶电极材料；

其中抗坏血酸与步骤(1)中氧化石墨烯的质量比为(0.1～0.5)g：(5～250)mg。

优选地，步骤(1)所述AgNWs溶液的浓度为1～5mg/mL；体积为0.1～8.0mL，更优选为0.4～1.6mL；溶剂为无水乙醇。

优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯溶液的浓度为0.5～5.0mg/mL；体积为10～50mL；溶剂为去离子水。

优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯溶液在混合前还经超声分散1～3h。

优选地，步骤(1)所述AgNWs与氧化石墨烯的质量比为(0.4～8)：25。