一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法，所述CuFe2O4为纳米片结构，大小约100nm，尺寸均一，且均匀地分布在片状石墨烯上。本发明专利技术还公开了上述石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法，包括如下步骤：1）将Cu(CH3COO)2、Fe(CH3COO)2按摩尔比1:2配比，溶于去离子水中，形成1.5 mol/L的混合溶液。2）将上述混合溶液与还原氧化石墨烯（rGO）悬浮液混合，形成新的混合悬浮液。3）在上述混合悬浮液中加入LiOH溶液，调节至PH，之后置于反应釜中，在100℃下反应21h；最后物在常压下进行退火。本发明专利技术制备的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料电化学性能优异，是一种理想的超级电容器电极材料。

A composite nanomaterial for graphene /CuFe2O4 used in supercapacitor and its preparation method

The invention discloses a graphene /CuFe2O4 composite nano material for supercapacitors and a preparation method thereof. The CuFe2O4 is a nanoscale structure, which is about 100nm in size and uniform in size and uniformly distributed on flake graphene. The present invention also discloses the graphene /CuFe2O4 composite nano material and preparation method thereof, which comprises the following steps: 1) Cu (CH3COO) 2, Fe (CH3COO) 2 molar ratio of 1:2, dissolved in deionized water and mixed solution of 1.5 formation mol/L. 2) the mixed solution was mixed with the reductive graphene oxide (rGO) suspension to form a new mixed suspension. 3) add LiOH solution to the above mixed suspensions, adjust to PH, then put it into a reactor, react 21h at 100 C, and finally anneal at atmospheric pressure. The graphene /CuFe2O4 composite nanomaterial prepared by the invention has excellent electrochemical performance and is an ideal electrode material for supercapacitor.

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法
本专利技术涉及超级电容器电极材料领域，尤其是石墨烯复合电极材料领域。
技术介绍
超级电容器，是一种介于普通静电电容器与二次电池之间的新型储能元件。由于它具有比功率高、比容量大、成本低、循环寿命长、无记忆、充放电效率高，不需要维护和保养等优点，因此在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有广阔的应用前景。世界各国都给予了高度重视，并将其作为重点开发项目和战略研究进行研发。石墨烯是一种二维碳纳米材料，具有优良的物理特性。石墨烯能够应用与超级电容器主要是因为有以下特点:与传统的多孔碳材料相比，石墨烯（1）具有非常高的电导率（104-106S/m）（2）非常大的比表面积（-2675m2/g）。但也有其缺点，应用在超级电容器上，石墨烯层间易堆积，降低了比表面积，同时也阻碍了电解液进入电极表面。石墨烯与纳米氧化物的复合材料有一些报道，用于超级电容器的电极材料。比如，石墨烯与CuO、Fe2O3、V2O5、NiO、Co3O4、Mn2O5等形成的复合材料。但石墨烯与多元氧化物形成的复合纳米材料还较少报道。本专利提出一种石墨烯与CuFe2O4形成的复合纳米材料，是一种很好的超级电容器电极材料。
技术实现思路
本专利技术旨在将石墨烯与二元氧化物有机结合，形成一种新的复合纳米材料，以期获得制备优良性能超级电容器的复合电极材料。本专利技术提供一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法，所述CuFe2O4为纳米片结构，大小约100nm，尺寸均一，且均匀地分布在片状石墨烯上。本专利技术还提供了上述一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法，包括如下步骤：1）将Cu(CH3COO)2、Fe(CH3COO)2按摩尔比1:2配比，溶于去离子水中，形成1.5mol/L的混合溶液；2）将上述混合溶液与还原氧化石墨烯（rGO）悬浮液混合，体积比为1:3-1:6，其中rGO悬浮液浓度为1.5mol/L，形成新的混合悬浮液；3）在上述混合悬浮液中加入2mol/L的LiOH溶液，调节至PH为10.5，超声震荡使其均匀后，置于反应釜中，在100℃下反应21h，得到的沉淀物用去离子水和乙醇反复清洗，得到初步产物；4）将上述初步产物在常压下进行交替、阶段退火，退火工艺为：Ar气、600℃、10min，N2气、800℃、10min，Ar气、1000℃、10min，N2气、1200℃、10min，退火完毕后，得到最终产物。本专利技术的有益成果在于：1）本专利技术制备的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料，CuFe2O4为纳米片结构，无其它氧化物纳米材料出现，且尺寸非常均一。2）本专利技术制备的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料形貌均一，分布均匀，且与石墨烯结合牢固，适用于大批量工业化生产。3）本专利技术制备的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料电化学性能优异，是一种理想的超级电容器电极材料。附图说明图1为实施例1）得到的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料的透射电子显微镜（TEM）图。图2为实施例1）得到的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料作为电极时的循环稳定性曲线，测试电流密度3A/g。具体实施方式为进一步说明本专利技术，下面结合具体的实施例和附图进行更为详细的阐述。实施例11）将Cu(CH3COO)2、Fe(CH3COO)2按摩尔比1:2配比，溶于去离子水中，形成1.5mol/L的混合溶液；2）将上述混合溶液与还原氧化石墨烯（rGO）悬浮液混合，体积比为1:3，其中rGO悬浮液浓度为1.5mol/L，形成新的混合悬浮液；3）在上述混合溶液中加入2mol/L的LiOH溶液，调节至PH为10.5，超声震荡使其均匀后，置于反应釜中，在100℃下反应21h，得到的沉淀物用去离子水和乙醇反复清洗，得到初步产物；4）将上述初步产物在常压下进行交替、阶段退火，退火工艺为：Ar气、600℃、10min，N2气、800℃、10min，Ar气、1000℃、10min，N2气、1200℃、10min，退火完毕后，得到最终产物石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料。实施例21）将Cu(CH3COO)2、Fe(CH3COO)2按摩尔比1:2配比，溶于去离子水中，形成1.5mol/L的混合溶液；2）将上述混合溶液与还原氧化石墨烯（rGO）悬浮液混合，体积比为1:4，其中rGO悬浮液浓度为1.5mol/L，形成新的混合悬浮液；3）在上述混合悬浮液中加入2mol/L的LiOH溶液，调节至PH为10.5，超声震荡使其均匀后，置于反应釜中，在100℃下反应21h，得到的沉淀物用去离子水和乙醇反复清洗，得到初步产物；4）将上述初步产物在常压下进行交替、阶段退火，退火工艺为：Ar气、600℃、10min，N2气、800℃、10min，Ar气、1000℃、10min，N2气、1200℃、10min，退火完毕后，得到最终产物石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料。实施例31）将Cu(CH3COO)2、Fe(CH3COO)2按摩尔比1:2配比，溶于去离子水中，形成1.5mol/L的混合溶液；2）将上述混合溶液与还原氧化石墨烯（rGO）悬浮液混合，体积比为1:6，其中rGO悬浮液浓度为1.5mol/L，形成新的混合悬浮液；3）在上述混合悬浮液中加入2mol/L的LiOH溶液，调节至PH为10.5，超声震荡使其均匀后，置于反应釜中，在100℃下反应21h，得到的沉淀物用去离子水和乙醇反复清洗，得到初步产物；4）将上述初步产物在常压下进行交替、阶段退火，退火工艺为：Ar气、600℃、10min，N2气、800℃、10min，Ar气、1000℃、10min，N2气、1200℃、10min，退火完毕后，得到最终产物石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料。通过透射电子显微镜（TEM）对各实施例制得的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料进行形貌观察，如图1为实施例1得到的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料的透射电子显微镜（TEM）图，图中显示CuFe2O4为纳米片结构，大小约100nm，尺寸均一，且均匀地分布在片状石墨烯上。以各实施例制得的纳米复合材料作为电极，进行电学性能测试。测试结果显示，实施例1得到的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料作为超级电容器的电极时，具有双电层电容特性，在1A/g的电流密度下，比电容579F/g；当电流密度增加到10A/g时，比电容为465F/g，保持率为80.3%；循环测试5000次后，比电容保持率为88.2%；性能极其优异，远高于已报道的其它双电层电容电极，如活性炭的50-150F/g。图2为实施例1得到的石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料作为电极时的循环稳定性曲线，测试电流密度3A/g，循环测试5000次后，比电容保持率为88.2%。实施例2和实施例3制得石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料作为超级电容器电极时，测试其电性性能指标如下：实施例2制得石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料，具有双电层电容特性；在1A/g的电流密度下，比电容561F/g；当电流密度增加到10A/g时，比电容为443F/g，保持率为79%；循环测试5000次后，比电容保持率为90.1%。实施例3制得石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法，其特征在于：所述CuFe2O4为纳米片结构，尺寸均一，且均匀地分布在片状石墨烯上。

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法，其特征在于：所述CuFe2O4为纳米片结构，尺寸均一，且均匀地分布在片状石墨烯上。2.根据权利要求1所述的一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法，其特征在于：所述CuFe2O4大小约100nm。3.根据权利要求1或2所述的一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将Cu(CH3COO)2、Fe(CH3COO)2按摩尔比1:2配比，溶于去离子水中，形成1.5mol/L的混合溶液；2）将上述混合溶液与还原氧化石墨烯（rGO）悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海燕，吕乐福，
申请(专利权)人：南陵县生产力促进中心，
类型：发明
国别省市：安徽,34