[发明专利]一种在石墨烯表面吸附水解聚酰亚胺分子来提高比电容的方法

摘要

本发明属于高储能石墨烯基超级电容器的电极材料制备领域。由于石墨烯大的比表面积和高的电子迁移率等优点，使石墨烯成为一种理想的电容材料。但由于石墨烯片层易于堆叠团聚，溶剂中分散性不好和含氧官能团还原不彻底等原因，大大减小了石墨烯的实际比电容。本发明首次用一定质量比的液晶氧化石墨烯/碳酸铵/氯化钠/CVD石墨烯的均匀分散液直接滴入尺寸可控的聚四氟乙烯模具内，刮平干燥成膜，随后在一定浓度的氨水和聚酰亚胺溶液中水热还原，随后进行低温加热的方法制备高比电容的氮掺杂石墨烯薄膜电极材料。此发明着重于大规模和低成本制备高储能石墨烯，提高石墨烯基超级电容器的比电容和能量密度，进而促进石墨烯基超级电容器的商业化应用。

主权项

1.一种在石墨烯表面吸附水解聚酰亚胺分子来提高比电容的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备混合溶液，将高浓度的液晶态氧化石墨烯与氮源和氯化钠按照1:3:3的质量比在水中均匀混合，其中氮源为碳酸铵、硫酸铵、醋酸铵或尿素，调节氧化石墨烯浓度为6mg/mL,将溶液磁力搅拌和超声震荡之后静置3～5天，得到溶胶状稳定的混合分散液；2)溶液干燥成膜，将制备好混合分散液倒入方形平底槽的聚四氟乙烯模具内，并将液面刮平，随后将模具放入无尘柜里自然干燥，得到均匀厚度的复合薄膜，调节模具深度和尺寸，可以制备大尺寸和厚度的还原氧化石墨烯薄膜；3)将固态复合薄膜进行水热还原，将自然干燥的复合薄膜放入装有100mL浓度为1.5～3.5μL/mL的氨水的反应釜中，180℃水热还原3小时，随后自然冷却，取出薄膜后放入去离子水中；4)水解聚酰亚胺，将聚酰亚胺薄膜剪成小片，放入反应釜中，倒入pH～11的氨水溶液，密封后升温至180℃，高压水热处理4小时，自然冷却后将反应釜内的黄色溶液过滤；5)在石墨烯表面吸附水解的聚酰亚胺分子，将石墨烯膜浸没于含有水解聚酰亚胺分子的黄色溶液中，80℃保持4h，然后将石墨烯膜取出，浸泡在去离子水中，稀释清洗。