[发明专利]一种钼酸锰纳米花/石墨烯三维结构及高比容超级电容器性能提升方法

说明书

本发明专利提供了一种钼酸锰纳米花/石墨烯三维结构及高比容超级电容器性能提升方法，以石墨烯、50wt％硝酸锰水溶液及钼酸铵为反应原料，蒸馏水为溶剂，三己基十四烷基氯化膦离子液体为结构导向剂；利用常压微波辐射技术制备钼酸锰纳米花/石墨烯三维复合材料(MnMoO₄/GN)。本专利的创新点在于：经过微波辐射处理后的石墨烯为单分散的纳米片，其表面官能团减少，利于钼酸锰小尺寸材料的可控生长；所得产物的X射线衍射图(XRD)、扫描电子显微镜图(SEM)、透射电子显微镜图(TEM)分析结果均充分表明本发明专利所述方法能够得到复合程度好、结晶度高、形貌规整的钼酸锰纳米花/石墨烯三维复合材料，是一种具有优良电化学性能的超级电容器电极材料。

【技术领域】：本发明专利所述目标产物主要应用于储能材料领域，特别涉及一种钼酸锰纳米花/石墨烯三维结构及高比容超级电容器性能提升方法。

【技术背景】：针对太阳能、潮汐能、风能等清洁能源所存在的周期性和不稳定性的特点，高性能储能设备的开发能够促使人类社会对清洁能源更加充分利用，这有利于缓解石化资源的过度消耗和生态环境的进一步恶化等突出问题。超级电容器由于功率密度高、充电速度快、循环寿命长、工作温度范围宽、安全系数高等特点已广泛应用于电动汽车、可穿戴设备、公共汽车、轨道等各领域(Binoy K.Saikia，Santhi Maria Benoy，MousumiBora，et al.A brief review on supercapacitor energy storage devices andutilization of natural carbon resources as their electrode materials[J].FuelCells.2020，282：118796；Ander González，Eider Goikolea，Jon Andoni Barrena，etal.Review on supercapacitors：Technologies and materials[J].Renewable andSustainable Energy Reviews.2016，58：1189-1206.)。

钼酸锰是钼酸盐的一个重要分支；钼和锰元素分别可以提供优异的氧化还原活性和导电性，二者的内部协同作用使该材料具备比单金属氧化物更好的电化学性能，是超级电容器常见的电极材料之一(Yang Lu，Menglong Zhao，Rongjie Luo，et al.Electrospunporous MnMoO₄ nanotubes as high-performance electrodes for asymmetricsupercapacitors[J].Journal of Solid State Electrochemistry.2017，22(3)：657-666)。目前，钼酸锰作为超级电容器的电极材料存在的主要问题在于其实际比电容较低和倍率性能不理想；因此，寻找合适的途径调控材料结构以提高钼酸锰电化学性能是其商业化应用的基础。

钼酸锰与其它材料复合是提高其电化学性能的有效途径之一。而石墨烯是一种sp2杂化碳新型材料，具有优异的化学稳定性、电子电导率、韧性及机械强度；石墨烯材料与钼酸锰复合后可有效优化电子和离子传导动力学，进一步改善钼酸锰的比电容和倍率性能(Huaixin Wei，Jun Yang，Yufei Zhang，et al.Rational synthesis of graphene-encapsulated uniform MnMoO₄ hollow spheres as long-life and high-rate anodesfor lithium-ion batteries[J].Journal of Colloid and Interface Science.2018，524：256-262.)。