The preparation method of surface modified graphene modified carbon electrode belongs to the technical field of battery and capacitor. The invention provides a preparation method of carbon electrode with surface modified graphene as conductive additive. Raw materials include functionalized graphene, graphite, conductive carbon black, pore-forming agent, binder and dispersant. The specific preparation method is that graphene is dispersed into industrial graphene in alcohol solution mixed with dispersant and oxidant, and then transferred to PTFE lined reactor after ultrasonic dispersion. Functionalized graphene was obtained by solvothermal reaction at 70-150 (?) C for 8-24 hours. Then the functionalized graphene and graphite, conductive carbon black, ethyl cellulose and ZrO 2 were dispersed into the dispersant. After milling at a certain speed for a certain time, the carbon slurry with viscosity of 1~2Pa_s was obtained by spin evaporation, and then the carbon electrode was obtained by screen printing and other processes. The surface modified graphene modified carbon electrode prepared by the invention has good conductivity and interfacial electron transmission characteristics. The surface modified graphene modified carbon electrode can be used as cathode in solar cells and capacitors.
【技术实现步骤摘要】
以表面修饰石墨烯修饰碳电极的制备方法
本专利技术属于电池和电容器
,涉及一种以经过表面修饰的石墨烯为导电添加剂的碳电极的制备方法,尤其涉及用作太阳能电池和电容器中阴极。
技术介绍
由于价格低廉、便于产业化生产和良好的导电性等优点,碳电极被用作染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、锂电池和超级电容器的对电极。但仅以石墨和炭黑为主要原料的碳电极存在一些难以克服的问题。比如,由于其电荷存储动力来源于双电层电容,由此带来比容量较低,能量密度难于大幅度提高。且因其比表面较小、功率密度较低等问题,需要进行改性处理。研究人员通常以添加活性炭、碳纳米纤维、导电聚合物(如聚苯乙烯、有机气凝胶等)、过渡族金属等方法来提高。但都存在功率密度、循环寿命和稳定性方面等改良仍不能尽如人意。近年来人们开始引入石墨烯修饰碳电极,以提高其性能和稳定性。早在1859年,研究人员就尝试了通过对石墨剥离制备石墨烯的方法。在2004年以胶带剥离石墨获得石墨烯的方法获得了诺贝尔奖。石墨烯(Graphene,GE)是具有理想二维晶态结构的单元子层石墨晶体薄膜,是构成石墨、富勒烯等碳的同位异素体的基本单元。GE具有良好的传热性能、电子传输特性、电导率和力学性能,且比表面积高,是良好的载体。因而被广泛应用于生物医药、电池、超级电容器等领域。同时以石墨烯为载体,可在传感、光催化等诸多领域展现良好的性能,因此成为当前研究的热点。2009年天津大学杨全红等人申请的依石墨烯为导电添加剂的电极及在锂离子电池中的应用专利技术专利(申请号:CN101794874A)中,在锂离子电池的正极或者负极中加入石墨烯为导电 ...
【技术保护点】
1.以表面修饰石墨烯修饰碳电极的制备方法,其特征是:步骤一:将氧化剂与醇溶液混合,得到石墨烯分散溶液;步骤二:将工业化石墨烯超声分散于步骤一所制备分散液中,混合均匀,得到溶液A;步骤三:将步骤二所制溶液A置于聚四氟乙烯为内衬的反应釜中在70~150℃温度下,进行溶剂热反应,反应时间为8‑24小时,得到功能化石墨烯粉体;步骤四:以功能化石墨烯作为辅助导电剂,加入石墨、导电炭黑、乙基纤维素、ZrO2、有机聚合物中,通过超声或搅拌,分散入分散剂中,获得悬浊液,转移入球磨罐中,以300~500r/min的转速球磨2~24h,获得均匀分散于分散剂中的碳浆料;步骤五:通过旋蒸工艺在一定温度下,旋蒸均匀分散于分散剂中的碳浆料一定时间,直至粘度到1~2Pa˙s止,获得碳浆料;步骤六:通过丝网印刷将碳浆料印刷到清洗干净的衬底,衬底为FTO玻璃、ITO玻璃、Si片其中之一,经过一定温度退火一定时间后获得碳电极。
【技术特征摘要】
1.以表面修饰石墨烯修饰碳电极的制备方法,其特征是:步骤一:将氧化剂与醇溶液混合,得到石墨烯分散溶液;步骤二:将工业化石墨烯超声分散于步骤一所制备分散液中,混合均匀,得到溶液A;步骤三:将步骤二所制溶液A置于聚四氟乙烯为内衬的反应釜中在70~150℃温度下,进行溶剂热反应,反应时间为8-24小时,得到功能化石墨烯粉体;步骤四:以功能化石墨烯作为辅助导电剂,加入石墨、导电炭黑、乙基纤维素、ZrO2、有机聚合物中,通过超声或搅拌,分散入分散剂中,获得悬浊液,转移入球磨罐中,以300~500r/min的转速球磨2~24h,获得均匀分散于分散剂中的碳浆料;步骤五:通过旋蒸工艺在一定温度下,旋蒸均匀分散于分散剂中的碳浆料一定时间,直至粘度到1~2Pa˙s止,获得碳浆料;步骤六:通过丝网印刷将碳浆料印刷到清洗干净的衬底,衬底为FTO玻璃、ITO玻璃、Si片其中之一,经过一定温度退火一定时间后获得碳电极。2.根据权利要求1所述的以表面修饰石墨烯修饰碳电极的制备方法,其特征为:石墨和功能化石墨烯的质量百分比优选为1:0.2~0.03。3.根据权利要求1所述的以表面修饰石墨烯修饰碳电极的制备方法,其特征为:混合溶液A的溶剂热反应温度为80~150℃...
【专利技术属性】
技术研发人员:靳映霞,王振瀚,钟明星,穆歌,朱忠其,张瑾,柳清菊,
申请(专利权)人:云南大学,
类型:发明
国别省市:云南,53
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