[发明专利]一种具有取向结构的石墨烯水凝胶膜电极

摘要

本发明公开了一种具有取向结构的石墨烯水凝胶膜电极。石墨烯片在石墨烯水凝胶膜电极中呈取向排列，所有石墨烯片均垂直于石墨烯水凝胶膜电极的横截面，石墨烯片之间相互搭接形成2nm‑5μm的孔，石墨烯水凝胶膜电极的厚度为100nm到1000μm，含水量为0%到500%，导电率为10‑9 S/m到107 S/m，比表面积为10‑1000m2/g；具体制备方法为将氧化石墨烯的水分散液从一字形模口的装置中挤出到凝固液中，凝固成氧化石墨烯水凝胶膜，对其进行还原得到具有取向结构的石墨烯水凝胶膜电极。本发明的电极导电性高、比表面积大、柔韧性好，应用到超级电容器或电池领域会有优异的电化学表现。

主权项

一种具有取向结构的石墨烯水凝胶膜电极，其特征在于石墨烯片在石墨烯水凝胶膜电极中呈取向排列，所有石墨烯片均垂直于石墨烯水凝胶膜电极的横截面，石墨烯片之间相互搭接形成2nm‑5μm的孔，石墨烯水凝胶膜电极的厚度为100nm到1000μm，含水量为0%到500%，导电率为10‑9 S/m到107 S/m，比表面积为10‑1000m2/g；具体制备方法包括以下步骤：1）将1重量份的氧化石墨烯，50‑200重量份的水混合，超声分散后得到氧化石墨烯的水分散液；2）将步骤1)得到的氧化石墨烯的水分散液，以10～1000 mL/h的挤出速度在一字形模口的装置中挤出到凝固液中，停留1～100s凝固成氧化石墨烯水凝胶膜；3）将1重量份的步骤2)得到的氧化石墨烯水凝胶膜用1～200重量份的还原剂，在60～120℃下进行化学还原1min～24h，用水清洗后得到具有取向结构的石墨烯水凝胶膜电极；或将1重量份的步骤2)得到的氧化石墨烯水凝胶膜置入到水热釜中120‑250℃水热还原1‑36h，用水清洗后得到具有取向结构的石墨烯水凝胶膜电极；步骤2）中所述的一字形模口的装置为长方体结构，中间开有一个逐渐变窄的一字形模口。