氧化石墨烯/纯粹石墨烯/聚苯胺三元导电复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺=元导电复合材料及其制备方 法，属于超级电容器复合材料制备领域。
【背景技术】
[0002] 超级电容器，即电化学电容器（ECs),具有性能稳定、比电容高、循环寿命长(可大 于100000次)、充放电速度快、经济环保等优点。而且，超级电容器相对于传统的电容器而 言具有更高的能量密度。如今，超级电容器在家庭电子产品、电动汽车、通讯技术、太阳能装 置等领域显示了广阔的市场应用前景。
[0003] 超级电容器根据其储能机理的不同可W分为两种：一种是双电层电容器，另一种 是法拉第准电容器。双电层电容器所采用的电极材料主要是碳材料，其通过离子的静电吸 附将电荷储存在电极材料的表面，因此运些材料虽然具有很好的稳定性，但由于受到双电 层的限制，其比电容和能量密度都很小。法拉第准电容器所采用的电极材料主要是金属氧 化物和导电高分子材料，其通过氧化还原反应将电荷储存在电极材料的本体中，因此运些 材料的比电容和能量密度能得到很大的提高，但由于充放电过程材料的体积变化较大使 得其稳定性大大降低。目前得到大力研究的是兼具两者优势的混合型超级电容器。因此 很多课题组都着手研究复合材料应用于超级电容器，其中碳质材料中石墨締由于其大的 比表面积和高的电导率而受到人们的关注，而在歴电容材料中聚苯胺由于易和成、结构多 样、成本低、导电性可控等优点也成为人们研究的热点。目前报道的石墨締/聚苯胺复合 材料中石墨締一般是通过氧化还原石墨得到的，运样制备的石墨締有很大的结构缺陷，而 且还会残留部分含氧官能团影响其导电性，更重要的是氧化石墨締在还原过程不可避免的 发生石墨締部分重新聚积。而近来，通过液相剥离的方法制得的纯粹石墨締由于其无缺 陷、无官能团而引起了人们的研究兴趣，但缺点是其水溶性很差，只要一遇到水就会发生聚 沉。而且纯粹石墨締的片一般较小，只有几百个纳米且表面光滑，不利于石墨締基材料的合 成议南犬：A simple and practical route to prepare useable pristine邑raphene for electrochemical 曰pplic曰tions，Chemic曰I Engineering Journal)。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺=元复合材料及其 制备方法。
[0005] 本发明采用的技术方案如下： 一种氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺=元复合材料及其制备方法，包括如下步骤： 步骤（1)，氧化石墨締/纯粹石墨締混合分散液的制备：用液相剥离法制备纯粹石墨締 分散液，将氧化石墨締分散液(水相）和纯粹石墨締分散液(有机相）直接混合并超声，离屯、 洗涂后再超声分散，即得氧化石墨締/纯粹石墨締混合分散液； 步骤（2)，氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺=元复合材料的制备：在氧化石墨締/纯 粹石墨締混合分散液中先加入含有HCl的苯胺单体溶液，再加入过硫酸锭溶液，揽拌反应8 h W上，真空过滤、洗涂后超声分散，即得到氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺的=元复合材 料。
[0006] 本发明所述步骤中，氧化石墨締/纯粹石墨締混合分散液中，氧化石墨締与纯粹 石墨締的质量比为2:3~1:1. 本发明所述步骤中，混合并超声的时间为30 min W上。
[0007] 本发明所述步骤中，氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺的=元复合材料中，氧化石 墨締和纯粹石墨締的总质量与苯胺单体的质量比为1:3. 9~1:4. 4。
[0008] 本发明所述步骤中，过硫酸锭质量为苯胺单体质量的3. 4倍。
[0009]与现有技术相比，本发明具有W下优点： 1、本发明将液相剥离的水溶性差的纯粹石墨締与氧化石墨締复合，通过工艺参数优 选，确定了当混合的氧化石墨締和纯粹石墨締的质量比为2:3~1:1时，复合材料的水溶性 及电化学性能最佳。
[0010] 2、本发明将液相剥离的纯粹石墨締与聚苯胺首次复合，在上述氧化石墨締/纯粹 石墨締的复合物溶液中加入苯胺溶液在原位进行聚合而得到氧化石墨締/纯粹石墨締/聚 苯胺=元复合材料。
[0011] 3、通过该发明制备的氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺=元复合材料具有良好的 电导率、优越的比电容值和较高的循环稳定性，其比电容值在=电极体系中可达689. 4F/ g，S明治式二电极体系中仍可达459. 9F/g。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明实施例1制备的氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺导电复合材料的 扫描电镜图（SEM)。
[0013] 图2为本发明实施例3制备的氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺导电复合材料的 透射电镜图（TEM)。
[0014] 图3为本发明实施例1-6制备的氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺导电复合材料 在=电极体系中的循环伏安图（a)及其恒电流充放电曲线（b )。
[0015] 图4为本发明实施例3、4制备的氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺导电复合材料 在=明治式两电极体系中的循环伏安图（a)及其恒电流充放电曲线（b)。
[0016] 图5为本发明制备的氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺导电复合材料在=明治式 两电极体系中测试时的示意图。
【具体实施方式】
[0017] 氧化石墨締由于其亲水的边缘和疏水的表面使其作为一种表面活性剂而分散水 溶性差的纯粹石墨締，从而得到氧化石墨締/纯粹石墨締的复合物，然后加入苯胺溶液在 原位进行化学氧化聚合而得到氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺=元复合材料，本发明方 法得到的复合材料其结构缺陷大大减小，导电性大大提高，较好的解决了纯粹石墨締水溶 性差的问题及氧化石墨締在还原过程的再聚积。特别是，实际应用中超级电容器是两电极 体系，而该复合材料在两电极体系中的电化学性能也是非常优越。然而，目前很多研究石墨 締/聚苯胺复合材料的课题组虽然在=电极体系中电化学性能相当不错，但一组装成二电 极体系应用于实际超级电容器时其电化学性能就大大降低，而运却是本发明可W解决的困 难。
[0018] 本发明所述的氧化石墨締/纯粹石墨締/聚苯胺=元复合材料的制备方法，包括 如下步骤：1)氧化石墨締/纯粹石墨締复合物的制备：用液相剥离的方法制备纯粹石墨締 分散液，将氧化石墨加入到水中配成0. 5