[发明专利]氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料及制法和应用

权利要求书

1.一种氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在剧烈搅拌下，将过氧化氢溶液缓慢加入到氧化石墨烯分散液中，经过10～30min的搅拌后，将混合溶液放入水热釜中，在110-230℃下水热反应5-15h后，冷却至室温，经过去离子水洗涤，得到多孔石墨烯水凝胶；

步骤2，将多孔石墨烯水凝胶放入含有吡啶氢氟酸盐的水溶液中，得到的混合物转移至水热釜，在140-180℃下反应18-30h，反应结束冷却至室温后，经过去离子水洗涤，便得到氮氟共掺杂多孔石墨烯水凝胶；

步骤3，将氮氟共掺杂多孔石墨烯水凝胶转移至含有苯胺单体的氯化氢水溶液中，浸泡6-16h后，将反应物转移至含有抗坏血酸的氯化氢水溶液中，在1～6℃下反应4-8h，反应结束后，经过去离子水洗涤，便得到氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺复合材料；

步骤4，将氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺复合材料切割成薄片，将薄片在15-70Mpa的压强下压缩10-20min，得到氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料。

2.根据权利要求1所述的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：在步骤1中，氧化石墨烯分散液的浓度为2-4mg mL^-1，过氧化氢溶液的质量分数为0.3％，氧化石墨烯分散液与过氧化氢溶液的体积比为(50-140):1。

3.根据权利要求1所述的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：在步骤1中，剧烈搅拌的速度为500rpm，所述的水热反应的温度为120-220℃下反应6-14h。

4.根据权利要求1所述的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：在步骤2中，水热釜内反应的温度为150-170℃，反应时间为20-28h。

5.根据权利要求1所述的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：在步骤2中，含有吡啶氢氟酸盐的水溶液的体积浓度为20～60％；

所述的多孔石墨烯水凝胶与吡啶氢氟酸盐的质量比为1：150-250。

6.根据权利要求1所述的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：在步骤3中，所述的氯化氢溶液的摩尔浓度为1M；

含有苯胺单体的氯化氢溶液中苯胺单体与氯化氢溶液的体积比为0.3-0.4：15-30；

含有抗坏血酸的氯化氢溶液中抗坏血酸与氯化氢溶液的质量体积比为5-8g/40-60mL。

7.根据权利要求1所述的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：在步骤3中，氮氟共掺杂多孔石墨烯水凝胶与含有苯胺单体的氯化氢溶液的质量体积比为5-15mg/2mL，

氮氟共掺杂多孔石墨烯水凝胶与含有抗坏血酸的氯化氢溶液的质量体积比为5-15mg/5mL。

8.根据权利要求1所述的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤4，薄片压缩的压强为20-60Mpa，得到的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料厚度为6-13μm、密度为1.40-1.45g cm^-3。

9.一种采用如权利要求1-8任一所述方法制得的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料。

10.一种如权利要求9所述的氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的应用，其特征在于：将氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料直接作为超级电容器的工作电极，不需要添加任何粘结剂；

氮氟共掺杂多孔石墨烯/聚苯胺超级电容器电极材料的体积比电容在0.5A g^-1的电流密度下为788-828F g^-1。