[发明专利]一种自组装KMn8

说明书

本发明公开了一种自组装KMn₈O₁₆@还原氧化石墨烯二维复合材料的制备方法，该方法依次通过制备KMn₈O₁₆、剥离KMn₈O₁₆纳米片和e‑KMn₈O₁₆表面电荷修饰自组装制备而成，过程简单，易于控制，复合材料组装过程通过纳米片表面电荷调控‑静电吸附的方式层层自组装制备得到，复合材料结构稳定、内阻小，比表面积大，利于电解液与电极材料间的充分接触，保证了其优良的电化学性能。

技术领域

本发明属于二维材料制备领域，涉及一种自组装KMn₈O₁₆@还原氧化石墨烯二维复合材料的制备方法。

背景技术

二维纳米材料在电化学储能领域的应用发展迅速，具有层状结构的二氧化锰具有高的比电容量和大的孔隙率，其片层可剥离，单片比表面积大等特点，使其在二维材料自组装领域具有很好的发展前景。

层层自组装技术是一种温和、通用、应用潜力巨大的复合材料制备技术，该方法制备的复合材料可以很好展现材料体系的优异性能和特点。二维材料自组装在形成结构有序、性能可控的功能复合材料方面具有重要意义和前景。目前，很多研究者尝试将锰氧化物片层结构与导电性能优异的材料进行自组装得到层-层二维或者三维的复合材料，以获得优异电化学性能的复合材料，同时以有效抑制纳米片的再堆叠。

例如，申请号为2019102313910公开了一种二氧化锰复合材料及其制备方法和电容器，过程步骤是将石墨相氮化碳与水混合后搅拌得到悬浮物；将锰源加入所述悬浮物中，然后加入有机氢氧化铵和氧化剂并在搅拌条件下反应，得到混合液；将所述混合液固液分离取沉淀，干燥后得到二氧化锰复合材料；该发明以g-C₃N₄为载体，为MnO₂纳米片提供了生长的活性位点，并且得益于溶液中有机氢氧化铵分子的存在，使得MnO₂可在溶液中以单片的形式生成，从而生成的二维MnO₂与溶液中的二维g-C₃N₄通过二者间的范德华力实现复合，形成层状三明治结构，保留了材料的较高比表面积，使得该复合材料作为超级电容器的电极材料具有较好的充放电比容量和良好的循环性能。

发明内容

本发明旨在提供一种自组装KMn₈O₁₆@还原氧化石墨烯二维复合材料的制备方法，该方法依次通过制备KMn₈O₁₆、剥离KMn₈O₁₆纳米片和e-KMn₈O₁₆表面电荷修饰自组装制备而成，过程简单，易于控制，复合材料组装过程通过纳米片表面电荷调控-静电吸附的方式层层自组装制备得到，复合材料结构稳定、内阻小，比表面积大，利于电解液与电极材料间的充分接触，保证了其优良的电化学性能。

本发明的技术方案如下：

一种自组装KMn₈O₁₆@还原氧化石墨烯二维复合材料的制备方法，其特征在于，按照如下的步骤顺序依次进行：

(1)制备KMn₈O₁₆

取十二烷基硫酸钠溶液和硫酸溶液混合加入到去离子水中，在连续搅拌的条件下加热至95℃，保温反应15min，快速加入KMnO₄溶液，恒温搅拌60min，产物冷却至室温后于5000rpm下离心处理，离心后产物进行多次乙醇、水洗后进行真空冷冻干燥，得到KMn₈O₁₆；

(2)剥离KMn₈O₁₆纳米片