超电容用片状二氧化锰/石墨烯复合物的制备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可适用于超级电容器材料的片状二氧化锰/石墨烯复合物的制备方法。
【背景技术】
[0002]石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。
[0003]石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。
[0004]利用石墨烯加入电池电极材料中可以大大提高充电效率，并且提高电池容量。利用其高导电性能以及高比表面积特点，可以发展成性能优越的超级电容器。
[0005]目前，公知的技术已经通过利用规整形貌的二氧化锰额外的赝电容特性，以及低成本和环境友好等特点，将其应用到超级电容器领域。但是，规整形貌的二氧化锰电导性能比较差，限制了其作为超级电容器方面的应用。
[0006]本发明将三维石墨烯同二氧化锰结合起来，构成二氧化锰/石墨烯复合物纳米材料，利用石墨烯高导电性能以及高比表面积特点，这样就可以提高导电性能。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于:利用规整形貌的二氧化锰额外的赝电容特性以及低成本和环境友好的特点，同时利用石墨烯高导电性能以及高比表面积特点，把二氧化锰与三维石墨烯结合起来，构成二氧化锰/石墨烯复合物纳米材料，新的复合物纳米材料兼具二氧化锰和石墨烯共有的特点，具有很好的电化学性能。本发明避免了二氧化锰电导性能比较差的劣势。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
规整形貌的二氧化锰电导性能比较差，限制了其作为超级电容器方面的应用。石墨烯具有单原子厚度的碳晶体，具有特殊的电化学存储性能，利用其高导电性能以及高比表面积特点，可以发展成性能优越的超级电容器。
[0009]将石墨烯同二氧化锰结合起来，则将具兼有两者的优势，在电流密度为0.2A/g情况下，具有的电容性能高达560F/g。
[0010]具体技术方案是: 1.通过化学气相沉积制备三维石墨烯；
2.通过简单的水热方法制备片状二氧化锰；
3.把片状二氧化锰沉积到三维石墨烯，将高锰酸钾溶液在稀盐酸存在下，通过水热条件下同三维石墨烯协同反应；
4.利用扫描电镜进行表征，获得片状二氧化锰沉积到三维石墨烯后的扫描电镜图；
5.获得片状状二氧化锰/石墨烯复合物的XRD图谱，进行石墨烯的XRD衍射特征峰分析；
6.以二氧化锰/三维石墨烯复合物以扫描速率(5mv/s)在-0.20—0.8V工作电位区间内，进行CV图谱分析。
[0011]本发明的有益效果是:
本发明的一种规整类立方体状二氧化锰的制备方法…。由于这种规整类立方体状形貌由于其内部具有空心结构而有利于电子的传输，因而具有更好的电化学活性。操作方法简单，成本低廉、可重复。
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1为片状二氧化锰沉积到三维石墨烯后的扫描电镜图。
[0013]图2片状状二氧化锰/石墨烯复合物的XRD图谱(*为石墨烯的XRD衍射特征峰)。
[0014]图3为片状二氧化锰/三维石墨烯的循环伏安曲线图，扫描速率(5mv/s)在-0.20—0.8V工作电位区间内，相对于Ag/AgCl电极的循环伏安图谱，Ca)复合物的CV图谱；(b)普通片状二氧化锰的CV图谱。
【具体实施方式】
[0015]以下通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0016]所述方法如无特别说明，均为常规方法。所述材料如无特别说明，均能从公开商业途径购买得到。
[0017]实施例1
三维石墨烯通过化学气相沉积制备；片状二氧化锰通过简单的水热方法制备方法如下:将2.0 mM的高锰酸钾溶液溶解到稀0.1M盐酸溶液中，然后将此溶液转移到40毫升带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，随后将三维石墨烯0.1克加入到溶液中，密封并在120度下静置24小时，之后将其自然冷却到室温，过滤，将产物用去离子水多次洗涤到中性。真空干燥箱60度下干燥12小时。
【主权项】
1.本发明涉及一种可适用于超级电容器材料的片状二氧化锰/石墨烯复合物的制备方法。
2.其特征是把二氧化锰与三维石墨烯结合起来，构成二氧化锰/石墨烯复合物纳米材料。
3.根据权利要求1所述的片状二氧化锰/石墨烯复合物的制备方法，其特征是通过化学气相沉积制备三维石墨烯。
4.根据权利要求1所述的片状二氧化锰/石墨烯复合物的制备方法，其特征是通过简单的水热方法制备片状二氧化锰。
5.根据权利要求1所述的片状二氧化锰/石墨烯复合物的制备方法，其特征是将高锰酸钾溶液在稀盐酸存在下，通过水热条件下同三维石墨烯协同反应，共同形成片状二氧化猛/石墨稀。
【专利摘要】本发明公开了一种可适用于超级电容器材料的片状二氧化锰/石墨烯复合物的制备方法。即将高锰酸钾溶液在稀盐酸存在下，通过水热条件下同三维石墨烯协同反应，共同形成片状二氧化锰/石墨烯制备而成。本发明操作简单，所得规片状二氧化锰/石墨烯复合物具有较高的离子传输性能，适用于超级电容器材料。
【IPC分类】H01G11-86, H01G11-32, H01G11-46
【公开号】CN104599854
【申请号】CN201310528033
【发明人】谷涛, 沈绍典
【申请人】无锡华臻新能源科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年10月31日