本发明专利技术涉及水热法合成石墨烯/氧化镍复合材料，化学氧化法合成石墨烯/氧化镍-聚(苯胺-间氨基苯酚)复合材料并用于超级电容器的研究，包括以下步骤：制备石墨烯/氧化镍、制备石墨烯/氧化镍-聚(苯胺-间氨基苯酚)复合材料、制备石墨烯/氧化镍-聚(苯胺-间氨基苯酚)复合材料电极。本发明专利技术的有益效果是：复合材料拥有更强的导电性，更小的电极电阻，更好的电容性能，且表现出的更好的循环稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用水热法和化学氧化法合成石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯 酚）复合材料及其应用于超级电容器研究，属于电化学和材料合成领域。 技术背景 超级电容器优良的电化学性能已引起了国内外研究者们的广泛关注，并且在电极 材料等方面，也已经进行了较为广泛的研究，包括多孔炭材料、金属氧化物材料以及导电聚 合物材料。但是为了寻找性能更优异的电极材料，人们已经不满足于用单一种类的材料来 作电极，而是将各种材料进行复合，或是在更广泛的领域寻求高性能的电极材料，来进一步 提高超级电容器的比容量，能量密度和功率密度，为储能装置的应用奠定良好的基础。 众所周知，氧化钌是高功率、高能量密度的超级电容器电极材料，但因其价格昂 贵、资源匮乏，所用电解质对环境有污染，大大限制了它的商业开发与应用。氧化镍等氧化 物电极材料有着与RuO 2 · XH2O相似的电荷存储性能，且价格便宜，因此受到研究人员的关 注。但氧化镍是一种半导体，所以其导电性同其他材料相比要差许多，这也就限制了电子在 氧化镍材料颗粒之间的传播速度，所以提高氧化镍的导电性和比表面积是提高材料比电容 的关键因素。而提高氧化镍比表面积的方法即合成颗粒更小的纳米氧化镍，但纳米材料容 易团聚，从而限制电容的发挥。 近年来，研究人员已探索出多种合成纳米氧化镍的方法，本专利技术中采用水热法合 成了石墨烯/氧化镍复合材料，在这种复合材料中石墨烯作为导电骨架增加氧化镍颗粒之 间的导电性，同时石墨烯还有限域作用，防止纳米氧化镍颗粒的团聚，增大氧化镍的比表面 积。由于氧化镍颗粒的存在，也阻止了单层石墨烯的进一步石墨化堆叠，提高了复合材料的 比表面积。为了更进一步提升材料本身的比电容，因此把聚（苯胺-间氨基苯酚）与石墨 烯/氧化镍材料进行复合，并进行各类表征，最终用于超级电容器电极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于用水热法合成石墨烯/氧化镍，用化学氧化法在含有石墨烯/ 氧化镍的苯胺、间氨基苯酚溶液中合成石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酚）复合材 料，并用于超级电容器的研究。 本专利技术所述水热法合成石墨烯/氧化镍，化学氧化法在含有石墨烯/氧化镍的苯 胺、间氨基苯酚溶液中合成石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酚）复合材料并用于超 级电容器的研究，包括以下步骤： a、制备石墨烯/氧化镍：称取一定量的六水合硝酸镍和尿素溶解至去离子水中， 然后加入30mL不同浓度的氧化石墨稀分散液中（0~4mg/mL)搅拌0~2h，将混合液转入 反应釜中。将反应釜置于马弗炉中升温至130~150°C并恒温保持14~18h，自然降温至 室温。乙醇和水重复洗涤2~4次，干燥。置于管式炉中升温至350~450°C并恒温3~ 5h，得到不同配比的石墨烯/氧化镍复合材料，完全磨细。分别标记为1#、2#、3#、4 #、5#; b、制备石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酚）复合材料：在0· 5~L 5mol/ L的硫酸溶液（20~40mL)中分别加入30~150mg的4#石墨烯/氧化镍，超声震荡均匀后 移入苯胺和间 -氨基苯酸并搅拌均勾，之后以过硫酸铵（30mL 0. 2mol/L)作为氧化剂，勾速 缓慢滴入混合溶液中，冰浴（〇~5°C )反应10~14h。然后抽滤，用乙醇和去离子水洗涤 若干次，直至滤液为无色。最后将制得的复合材料放入干燥箱中干燥。100~140mg的1 #、 2#、3#、5#样品与聚（苯胺-间氨基苯酚）的复合材料以相同的步骤合成； C、制备石墨稀/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酸）复合材料电极：称取30~50mg 复合材料于1~3mL去离子水中，充分超声振荡，取8~12 μ L该分散液滴加到玻碳电极表 面上，室温下晾干之后，在材料表面滴加8~12 μ L Nafion溶液，即得到超级电容器工作电 极。 进一步，步骤a中尿素和六水合硝酸镍的摩尔比为4:1。 进一步，步骤a中氧化石墨稀分散液的浓度分别为Omg/mL，lmg/mL，2mg/mL，3mg/ mL，4mg/mL〇 进一步，步骤a中反应釜温度140°C，反应时间16h，管式炉温度400°C，反应时间 4h〇 进一步，步骤b中4#石墨稀/氧化镍的质量分别为30mg、60mg、90mg、120mg、150mg。 进一步，步骤b中苯胺浓度0. 2mol/L，间氨基苯酸浓度0. 01mol/L，以过硫酸铵 (30mL0. 2mol/L)作为氧化剂，冰浴（0~5°C )反应12h〇 本专利技术的有益效果是：复合材料拥有更强的导电性，更小的电极电阻，更好的电容 性能，且表现出的更好的循环稳定性。【附图说明】 下面结合附图对本实验进一步说明。 图1为实施例二中石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酚）复合材料的恒电流 充 / 放电曲线，分别含 20%的 l#(a)，2#(b)，3#(c)，4#(d)，5 #(e)样品； 图2为实施例三中包含有不同含量4#样品的石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨 基苯酚）复合材料的恒电流充/放电曲线，分别含5. 3% (a)，10% (b)，16% (c)，20% (d)， 27% (e)的4#样品； 图3为实施例四中石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酚）在不同电流密度下 的恒电流充/放电曲线，电流密度分别为（a)0.5A/g，（b)lA/g，（c)2A/g，（d)3A/g，（e)4A/g 和（f) 5A/g ; 图4为实施例五中石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酚）在不同扫描速率 (10, 30, 50, 70,90,110,130 和 150mV/s)时的循环伏安图； 图5为对比例一中聚（苯胺-间氨基苯酚）和石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨 基苯酚）复合材料在〇.5A/g电流密度下的恒电流充/放电曲线，a:聚（苯胺-间氨基苯 酚），b :石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酚）； 图6为对比例二中石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酚）和聚（苯胺-间氨 基苯酚）在电流密度2A/g时的循环寿命测试图，循环周期为800次，a :石墨烯/氧化镍-聚 (苯胺-间氨基苯酚），b :聚（苯胺-间氨基苯酚）。【具体实施方式】 现在结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以下实施例旨在说明本专利技术而不是 对本专利技术的进一步限定。 在本专利技术详细叙述和实施例中所示的电极材料充/放电曲线的比电容值是按下 述方法测定的： 式中，C是活性物质的比电容（F/g)，I是所施加的电流（A)，Δ t为总放电时间 (s)，△ V为电势的变化（V)，m是活性材料质量（g)。 实施例一： 制备石墨烯/氧化镍-聚（苯胺-间氨基苯酚）复合材料电极包括以下几个步 骤： (1)首先称取0.0 lmol六水合硝酸镍溶解至50mL去离子水中，然后按照六水合硝 酸镍：尿素=1:4的摩尔比，称取0. 04mol尿素加入该溶液中，得到0. 2mol/L的硝酸镍溶 液，然后加入30mL不同浓度的氧化石墨稀分散液中（Omg/mL，lmg/mL，2mg/mL，3mg/mL，4mg/ mL)搅拌Ih后，将上述溶液转入反应釜中。将反应釜置于马弗炉中，升温至140°C，恒温保 持16h，然后自然降温至室温。乙醇洗3次，然后再水洗3次，干燥24h。置于管式炉中将温 度升至400°C，恒温4h，得到不同本文档来自技高网...
【技术保护点】
水热法合成石墨烯/氧化镍复合材料，化学氧化法合成石墨烯/氧化镍‑聚(苯胺‑间氨基苯酚)复合材料并用于超级电容器的研究，其特征在于：步骤如下：a、制备石墨烯/氧化镍：称取一定量的六水合硝酸镍和尿素溶解至去离子水中，然后加入30mL不同浓度的氧化石墨烯分散液中(0～4mg/mL)搅拌0～2h，将混合液转入反应釜中。将反应釜置于马弗炉中升温至130～150℃并恒温保持14～18h，自然降温至室温。乙醇和水重复洗涤2～4次，干燥。置于管式炉中升温至350～450℃并恒温3～5h，得到不同配比的石墨烯/氧化镍复合材料，完全磨细。分别标记为1#、2#、3#、4#、5#。b、制备石墨烯/氧化镍‑聚(苯胺‑间氨基苯酚)复合材料:在0.5～1.5mol/L的硫酸溶液(20～40mL)中分别加入30～150mg的4#石墨烯/氧化镍，超声震荡均匀后移入苯胺和间‑氨基苯酚并搅拌均匀，之后以过硫酸铵(30mL 0.2mol/L)作为氧化剂，匀速缓慢滴入混合溶液中，冰浴(0～5℃)反应10～14h。然后抽滤，用乙醇和去离子水洗涤若干次，直至滤液为无色。最后将制得的复合材料放入干燥箱中干燥。100～140mg的1#、2#、3#、5#样品与聚(苯胺‑间氨基苯酚)的复合材料以相同的步骤合成；c、制备石墨烯/氧化镍‑聚(苯胺‑间氨基苯酚)复合材料电极:称取30～50mg复合材料于1～3mL去离子水中，充分超声振荡，取8～12μL该分散液滴加到玻碳电极表面上，室温下晾干之后，在材料表面滴加8～12μL Nafion溶液，即得到超级电容器工作电极。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孔泳，唐斌，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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