本发明涉及石墨技术领域,具体涉及一种石墨烯电容的制备方法。
背景技术:
石墨烯作为一种新型的二维蜂窝状结构的碳材料,其具有良好的导电性(7200s/m)、较大的理论比表面积(2600m2/g)、高机械稳定性等优越的性能,故引起了广泛的关注。石墨烯在电极、电容方面的应用已被提出,其具有良好的导电性能。石墨烯电容的制备主要依赖于石墨烯材料的制备。
目前制备石墨烯的方法主要有:(1)微机械剥离法,如英国曼切斯特大学安德利等人利用胶带法制备出石墨烯,该方法虽能获得质量较高的少层石墨烯,但产率较低、过程繁琐限制了其使用;(2)化学气相沉积法,该方法是在带有催化剂衬底的反应器中,碳原子在衬底上沉积生长成石墨烯,该方法能够生产大量的石墨烯,但是石墨烯的生长条件苛刻、成本也较高。(3)氧化还原法,该方法包括两个步骤:石墨经强氧化剂氧化形成氧化石墨,氧化石墨经化学或热还原得石墨烯。由于该方法成本较低、操作简单而被广泛应用。
化学还原法被认为是大量制备石墨烯的有效方法,常用的还原剂有水合肼、对苯二酚等,但这些还原剂的极高毒性,对环境和人体都有极大的危害。因此新型的低毒性还原剂逐渐受到关注。然而,现有技术的反应条件使低毒性还原剂在制备工艺中,石墨烯会产生大量团聚,团聚现象降低了氧化石墨的还原程度,影响石墨烯的产品质量。
因此,有必要提供一种新的石墨烯电容的制备方法。
技术实现要素:
本发明的目的是克服上述技术问题,提供一种导电性能良好的石墨烯电容的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明提供的石墨烯电容的制备方法,包括以下步骤:
s1:将吡啶和甲酸按照体积比1∶1-1∶5的比例混合均匀,得到混合溶剂;
s2:将氧化石墨分散于所述混合溶剂中,得到混合溶液,所述氧化石墨与所述混合溶剂的添加比例为5-7mg/ml;
s3:将所述混合溶液进行超声分散30-40min;
s4:添加甲基硅油0.2-0.5ml,进行常压回流反应,直至黑色物质不再析出,停止回流反应;
s5:将产物分离提纯,得到预处理石墨烯;
s6:将预处理石墨烯涂布在衬底上;
s7:对设置有预处理石墨烯的衬底进行激光还原,得到石墨烯成品;
s8:将所述石墨烯成品加工成石墨烯电极,所述石墨烯电极上连接集电极;
s9:将所述石墨烯电极进行封装并浇注电解质溶液,得到石墨烯电容。
优选的,所述石墨烯电极的形状呈叉指状、平行条状及螺旋状中的一种。
优选的,所述集电极为铝箔。
优选的,所述步骤s9中,将所述石墨烯电极通过绝缘胶带进行封装。
优选的,所述步骤s9中,所述电解质溶液为聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-高氯酸锂体系。
与现有技术相比,本发明提供的石墨烯电容的制备方法,通过选择合理的石墨烯制备工艺,其中主要选择合适的还原剂及相关工艺参数,使氧化石墨被充分还原,不仅提高了其还原程度,且提高了石墨烯的产品质量,从而提高了石墨烯电容的导电性能。
具体实施方式
下面将结合实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
一种石墨烯电容的制备方法,包括以下步骤:
s1:将吡啶和甲酸按照体积比1∶4的比例混合均匀,得到混合溶剂;
s2:将氧化石墨分散于所述混合溶剂中,得到混合溶液,所述氧化石墨与所述混合溶剂的添加比例为5mg/ml;
s3:将所述混合溶液进行超声分散30min;
s4:添加甲基硅油0.2ml,进行常压回流反应,直至黑色物质不再析出,停止回流反应;
s5:将产物分离提纯,得到预处理石墨烯;
s6:将预处理石墨烯涂布在衬底上,所述衬底为铝箔;
s7:对设置有预处理石墨烯的衬底进行激光还原,得到石墨烯成品;
s8:将所述石墨烯成品加工成叉指状的石墨烯电极,所述石墨烯电极上连接集电极,所述集电极为铝箔;
s9:将所述石墨烯电极通过绝缘胶带进行封装并浇注聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-高氯酸锂体系电解质溶液,得到石墨烯电容。
实施例2
一种石墨烯电容的制备方法,包括以下步骤:
s1:将吡啶和甲酸按照体积比1∶5的比例混合均匀,得到混合溶剂;
s2:将氧化石墨分散于所述混合溶剂中,得到混合溶液,所述氧化石墨与所述混合溶剂的添加比例为7mg/ml;
s3:将所述混合溶液进行超声分散40min;
s4:添加甲基硅油0.3ml,进行常压回流反应,直至黑色物质不再析出,停止回流反应;
s5:将产物分离提纯,得到预处理石墨烯;
s6:将预处理石墨烯涂布在衬底上,所述衬底为硅片;
s7:对设置有预处理石墨烯的衬底进行激光还原,得到石墨烯成品;
s8:将所述石墨烯成品加工成平行条状的石墨烯电极,所述石墨烯电极上连接集电极,所述集电极为铝箔;
s9:将所述石墨烯电极通过绝缘胶带进行封装并浇注聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-高氯酸锂体系电解质溶液,得到石墨烯电容。
实施例3
一种石墨烯电容的制备方法,包括以下步骤:
s1:将吡啶和甲酸按照体积比1∶1的比例混合均匀,得到混合溶剂;
s2:将氧化石墨分散于所述混合溶剂中,得到混合溶液,所述氧化石墨与所述混合溶剂的添加比例为6mg/ml;
s3:将所述混合溶液进行超声分散35min;
s4:添加甲基硅油0.5ml,进行常压回流反应,直至黑色物质不再析出,停止回流反应;
s5:将产物分离提纯,得到预处理石墨烯;
s6:将预处理石墨烯涂布在衬底上,所述衬底为铝箔;
s7:对设置有预处理石墨烯的衬底进行激光还原,得到石墨烯成品;
s8:将所述石墨烯成品加工螺旋状的石墨烯电极,所述石墨烯电极上连接集电极,所述集电极为铝箔;
s9:将所述石墨烯电极通过绝缘胶带进行封装并浇注聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-高氯酸锂体系电解质溶液,得到石墨烯电容。
与现有技术相比,本发明提供的石墨烯电容的制备方法,通过选择合理的石墨烯制备工艺,其中主要选择合适的还原剂及相关工艺参数,使氧化石墨被充分还原,不仅提高了其还原程度,且提高了石墨烯的产品质量,从而提高了石墨烯电容的导电性能。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。