[发明专利]一种自支撑高比电容WC@rGO-MnO2

权利要求书

1.一种自支撑高比电容WC@rGO-MnO₂电极，其特征在于，所述WC@rGO-MnO₂电极通过WC@rGO导电基体上原位生长活性物质MnO₂制备得到，所述电极依然保留了原始木材的3D分级多孔网络结构，是一种未添加任何粘结剂与导电剂的自支撑电极。

2.制备如权利要求1所述的自支撑高比电容WC@rGO-MnO₂电极的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、Wood@GO复合材料的制备：

(a)、制片：沿着木材生长的方向，将木材加工成预设尺寸的木片，并在烘箱中将木片干燥至绝干状态；

(b)、真空浸渍：将a中制备的绝干状态的木片完全浸渍在GO分散液中，15-30℃条件下，在真空干燥箱中进行真空浸渍处理，得到Wood@GO复合材料；所述GO分散液的质量浓度为5～6mg·mL^-1；

步骤2、WC@rGO导电基体的制备：

(a)、化学还原处理：将Wood@GO复合材料完全浸渍在抗坏血酸溶液中，并在水浴锅中加热进行化学还原处理，化学还原处理结束后，用乙醇和去离子水反复冲洗3～5次以去除残留的抗坏血酸，干燥，得到Wood@rGO复合材料；

(b)、物理还原处理：将Wood@rGO复合材料置于管式炉中，在惰性气体条件下，先进行低温预碳化处理，再进行高温还原处理，得到WC@rGO导电基体，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气气氛；

步骤3、WC@rGO-MnO₂电极的制备：

(a)、生长MnO₂：将WC@rGO导电基体与高锰酸钾和硫酸钠的混合溶液置于水热反应釜中，将反应釜放在烘箱中进行水热反应实验，在WC@rGO导电基体上原位生长MnO₂；

(b)、成品制备：水热反应结束后，乙醇和去离子水反复冲洗3～5次以去除残留的抗坏血酸，干燥，得到WC@rGO-MnO₂电极。

3.如权利要求2所述的制备自支撑高比电容WC@rGO-MnO₂电极的方法，其特征在于，步骤1(a)所述的木材为阔叶材；所述干燥方法为在50～60℃的温度条件下干燥33～39h。

4.如权利要求2所述的制备自支撑高比电容WC@rGO-MnO₂电极的方法，其特征在于，步骤1(b)所述真空浸渍的操作方法为真空度抽至0.08MPa，保持压力15～30min，泄压，重复以上操作，直至液面不再有明显下降，即视为达到饱和状态。

5.如权利要求2所述的制备自支撑高比电容WC@rGO-MnO₂电极的方法，其特征在于，步骤2(a)所述抗坏血酸溶液的质量浓度为2～4mg·mL^-1；所述化学还原处理是在70～90℃的温度条件下还原2～4h。

6.如权利要求2所述的制备自支撑高比电容WC@rGO-MnO₂电极的方法，其特征在于，步骤2(b)中：

低温预碳化处理是在200～300℃的温度条件下预碳化1～3h；

高温还原处理是在900～1100℃的温度条件下还原处理100～140min；

管式炉程序参数设置为升温速率4～6℃·min^-1，降温速率9～11℃·min^-1。

7.如权利要求2所述的制备自支撑高比电容WC@rGO-MnO₂电极的方法，其特征在于，步骤3(a)所述高锰酸钾和硫酸钠的摩尔浓度比为1：1，混合液的摩尔浓度为0.015～0.025M；所述是在110～130℃水热反应2～4h。

8.一种自支撑AWC电极，所述AWC电极是通过将碳化木进行活化处理直接得到的，其特征在于，所述电极依然保留了原始木材的3D分级多孔网络结构，是一种具有高比电容的自支撑电极。