【技术实现步骤摘要】
本专利技术属水系锌离子电池领域，涉及一种石墨烯气凝胶及其制备方法和应用，尤其涉及一种以氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶为基底制备得到的负载mno2的石墨烯气凝胶及其制备方法，所得负载mno2的石墨烯气凝胶可应用于水系锌离子电池。
技术介绍
1、作为日常生活中不可或缺的一部分，电池包括化学电池、物理电池和生物电池，其中，将化学能转化成电能的化学电池应用最广，可分为一次电池(一次性电池)和二次电池(可充电电池)。新开发出来的二次电池—水系锌离子电池具有价格低廉、安全性高、无环境污染和高功率等优点，是理想的绿色电池体系，具有较大的应用前景。
2、现今，水系锌离子电池的负极材料为锌箔，常见正极材料有锰基氧化物和钒基氧化物等，电解液为锌离子溶液。水系锌离子电池具有以下几个优点：第一，金属锌作为负极材料，成本较低，安全性较高；第二，相比于碱性锌锰电池，金属锌在水系锌盐电解液中的电化学性能较好。第三，水系锌离子电池的制备成本较低，构造简单。然而，由于正极材料的导电性较低，正极材料或者其充放电过程中的中间产物微溶于电解液，会导致材料结构损坏，化学稳定性较差，影响了电池性能，锌离子电池的低容量和低稳定性也是影响其市场规模化应用的因素之一。
3、目前，由于二氧化锰(mno2)的特殊晶体结构、低毒性和低廉的价格，被认为是一种很有前景的电化学储能材料。然而，mno2较差的导电性是限制其作为电化学储能材料的一个主要因素。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种负载mno2的石墨烯气凝
2、本专利技术所采用的技术方案：
3、一种负载mno2的石墨烯气凝胶，是取含氮源、十二烷基磺酸钠的氧化石墨烯悬浮液进行水热反应制备得到氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶，经高温处理后负载高锰酸钾，然后与硫酸锰反应制备得到负载mno2的石墨烯气凝胶。
4、进一步地，所述氮源是蛋白质、脱脂牛奶、尿素或三聚氰胺中的一种。
5、本专利技术的另一目的在于提供上述负载mno2的石墨烯气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
6、步骤s1：氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备
7、步骤s11：制备氧化石墨烯；
8、步骤s12：配置含氮源、十二烷基磺酸钠和氧化石墨烯的悬浮液；
9、步骤s13：将悬浮液搅拌20～40分钟，在160℃～200℃下进行水热反应，冷冻干燥，制备得到氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶；
10、步骤s2：负载mno2的石墨烯气凝胶的制备
11、步骤s21：对氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶进行高温处理；
12、步骤s22：将高温处理后的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶浸泡在0.1～0.3mol/l的高锰酸钾溶液，将浸泡过的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶进行冷冻干燥，制备得到负载高锰酸钾的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶；
13、步骤s23：将负载高锰酸钾的氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶浸泡在0.03～0.07mol/l的硫酸锰溶液中，在100℃～140℃的温度下，反应10～14小时，产物经冷冻干燥，制备得到负载mno2的石墨烯气凝胶。
14、进一步地，所述步骤s11中，所述制备氧化石墨烯的方法是hummers法。
15、进一步地，所述步骤s12中，所述悬浮液中氮源的含量为2.0～3.0mg/ml，十二烷基磺酸钠的含量为0.2～0.7mg/ml，氧化石墨烯的含量为1～3mg/ml；
16、进一步地，所述步骤s21中，所述高温处理的温度是300℃～700℃。
17、本专利技术的再一目的在于提供上述负载mno2的石墨烯气凝胶在水系锌离子电池中的应用。优选地，所述负载mno2的石墨烯气凝胶作为水系锌离子电池的正极材料。
18、本专利技术以氧化石墨烯为载体，以氮掺杂的还原氧化石墨烯气凝胶为基底，采用浸泡-水热法将mno2负载到氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶内部，从而制备出具有高活性、高稳定性的材料，以提高mno2作为电极材料的利用率，提高mno2基锌离子电池的比容量和循环稳定性，生产工艺简单，成本低。
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1.一种负载MnO2的石墨烯气凝胶，其特征是取含氮源、十二烷基磺酸钠的氧化石墨烯悬浮液进行水热反应制备得到氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶，经高温处理后负载高锰酸钾，然后与硫酸锰反应制备得到负载MnO2的石墨烯气凝胶。
2.根据权利要求1所述的负载MnO2的石墨烯气凝胶，其特征在于：所述氮源是蛋白质、脱脂牛奶、尿素或三聚氰胺中的一种。
3.一种权利要求1所述的负载MnO2的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的负载MnO2的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤S11中，所述制备氧化石墨烯的方法是Hummers法。
5.根据权利要求3所述的负载MnO2的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤S12中，所述悬浮液中氮源的含量为2.0～3.0mg/mL，十二烷基磺酸钠的含量为0.2～0.7mg/mL，氧化石墨烯的含量为1～3mg/mL。
6.根据权利要求3所述的负载MnO2的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤S21中，所述高温处理的温度是300℃～700℃。
8.根据权利要求7所述的负载MnO2的石墨烯气凝胶在水系锌离子电池中的应用，其特征在于：所述负载MnO2的石墨烯气凝胶作为水系锌离子电池的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种负载mno2的石墨烯气凝胶，其特征是取含氮源、十二烷基磺酸钠的氧化石墨烯悬浮液进行水热反应制备得到氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶，经高温处理后负载高锰酸钾，然后与硫酸锰反应制备得到负载mno2的石墨烯气凝胶。
2.根据权利要求1所述的负载mno2的石墨烯气凝胶，其特征在于：所述氮源是蛋白质、脱脂牛奶、尿素或三聚氰胺中的一种。
3.一种权利要求1所述的负载mno2的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的负载mno2的石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤s11中，所述制备氧化石墨烯的方法是hummers法。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈华夏，王博邈，杨语晨，何承聪，杨洋，李俊文，李毅，
申请(专利权)人：海南师范大学，
类型：发明
国别省市：
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