功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质及其制备方法和应用。功能化氧化石墨烯是指氧化还原活性物质通过氢键分子间作用力、醚键、酯键或酰胺键化学键作用力、Π‑Π堆积分子间作用力与氧化石墨烯连接而成。具有单层或多层结构的功能化氧化石墨烯排列在多羟基高分子聚合物基体内，形成三维多级层间结构的功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质。所述的多级层间结构是指多羟基高分子聚合物层、氧化还原活性物质层和氧化石墨烯层之间形成的层层间隙，为电解质离子提供了短程运输通道；所述的功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质应用于超级电容器，兼具高离子电导率和氧化还原活性，提高比电容性能。

Functionalized graphene oxide modified polymer gel electrolyte, preparation method and application thereof

The invention discloses a functionalized graphene oxide modified polymer gel electrolyte, a preparation method and an application thereof. Functionalized graphene oxide is a redox active substance through intermolecular hydrogen bonding interactions, ether bond, ester or amide chemical bonds, Pi Pi stacking intermolecular force and graphene oxide connected together. Functionalized graphene oxide with a single layer or multilayer structure is arranged in a polyhydroxy polymer matrix to form a three-dimensional multilevel interlayer structure functionalized graphene oxide modified polymer gel electrolyte. Multi layer structure of the multi hydroxyl polymer layer refers to the redox layers of the gap formed between the active material layer and the graphene oxide layer, provides short-range transport channel for the electrolyte ion; the functionalization of graphene oxide modified polymer gel electrolyte based on super capacitor, high ionic conductivity and oxidation reducing activity, improve the specific capacitance performance.

【技术实现步骤摘要】
功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质的制备方法和固态超级电容器的储能应用，属于新材料新能源领域。
技术介绍
随着经济社会的发展，人们生产生活对能源的依赖程度日益增大，随之带来的能源枯竭和环境污染问题到了不可忽视的地步，新能源开发、节能减排、环境保护等新型技术的开发已成为人类极其重要和迫切的课题。新能源产业在国民经济中扮演着越来越重要的角色。随着风力发电、光伏发电、可移动电子设备等领域的快速发展，高性能储能器件已经逐渐成为新能源转化和利用的技术瓶颈。超级电容器作为一种新型的储能器件，具有功率密度高、静电容量高和循环寿命比锂离子电池更长的优点，有望在新能源汽车、太阳能、风能等领域得到广泛的应用。应用于电动自行车、纯电动力或混合动力汽车的新能源动力装置的超级电容器有着特殊的性能要求，使用固态超级电容器有安全性能好、环保的优点。聚合物凝胶电解质作为固态超级电容器的重要组成部分，在超级电容器的安全性能，循环稳定性方面发挥着重要的作用，不足之处是凝胶电解质的离子电导率较低，导致超级电容器的等效串联电阻过大，影响功率的输出，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质，其特征在于：包括聚合物层(1)、氧化还原活性物质层(2)、氧化石墨烯层(3)，氧化石墨烯层(3)上下两面分别依次连接氧化还原活性物质层(2)和聚合物层(1)；聚合物层(1)、氧化还原活性物质层(2)和氧化石墨烯层(3)之间具有层与层间隙，形成三维多级层间结构的功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质；所述的氧化还原活性物质层(2)与聚合物层(1)之间通过分子间作用力或化学键作用力连接；所述的氧化还原活性物质层(2)与氧化石墨烯层(3)之间通过分子间作用力或化学键作用力连接。

【技术特征摘要】
1.一种功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质，其特征在于：包括聚合物层(1)、氧化还原活性物质层(2)、氧化石墨烯层(3)，氧化石墨烯层(3)上下两面分别依次连接氧化还原活性物质层(2)和聚合物层(1)；聚合物层(1)、氧化还原活性物质层(2)和氧化石墨烯层(3)之间具有层与层间隙，形成三维多级层间结构的功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质；所述的氧化还原活性物质层(2)与聚合物层(1)之间通过分子间作用力或化学键作用力连接；所述的氧化还原活性物质层(2)与氧化石墨烯层(3)之间通过分子间作用力或化学键作用力连接。2.根据权利要求1所述功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述聚合物层(1)是指包含支持电解质的多羟基高分子链聚合物凝胶，多羟基高分子链聚合物是指聚乙烯醇和聚丙三醇；氧化还原活性物质层(2)是指对苯二酚或者对苯二胺；氧化石墨烯层(3)是指多层结构或者单层结构的含羧基、羟基、环氧基团的氧化石墨烯；氧化还原活性物质层(2)分别连接聚合物层(1)与氧化石墨烯层(3)而表现出桥联分子作用，同时氧化还原活性物质层(2)能发生可逆氧化还原反应而表现出法拉第电容性能。3.根据权利要求1所述功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述分子间作用力是指氧化还原活性物质层(2)的羟基或氨基与聚合物层(1)的羟基之间形成氢键分子间作用力；氧化还原活性物质层(2)的羟基或氨基与氧化石墨烯层(3)的羟基之间形成氢键分子间作用力；氧化还原活性物质层(2)的苯环与氧化石墨烯层(3)的碳六元环之间形成Π-Π堆积分子间作用力；所述化学键作用力是指氧化还原活性物质层(2)的羟基与聚合物层(1)的羟基形成醚键化学键作用力；氧化还原活性物质层(2)的羟基与氧化石墨烯层(3)的羧基形成酯键化学键作用力；氧化还原活性物质层(2)的氨基与氧化石墨烯层(3)的羧基形成酰胺键化学键作用力；氧化还原活性物质层(2)的羟基与氧化石墨烯层(3)的环氧基形成醚键化学键作用力。4.权利要求1、2或3所述的功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用一步法酸催化酯化-醚化或酰胺化的热回流合成法制备功能化氧化石墨烯：将单层或多层结构的氧化石墨烯溶于去离子水中，充分超声分散处理后形成氧化石墨烯分散液；再加入1M硫酸溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢一兵，王金辉，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32