一种氟硅烷表面修饰超级电容器用石墨烯的制备方法，将氧化石墨烯均匀分散于水/醇溶液中，得氧化石墨烯分散液；将氟硅烷分散于水/醇溶液中，加入稀酸，搅拌下进行氟硅烷水解反应，得到水解的氟硅烷；将氧化石墨烯分散液和水解的氟硅烷溶液混合均匀，搅拌下充分反应，得到氟硅烷表面修饰氧化石墨烯水/醇溶液，进行还原反应，抽滤，得到氟硅烷表面修饰石墨烯。其有益效果是：工艺简单，原料价廉易得，生产低成本；氟硅烷表面修饰加大了石墨烯的层间距，提高了石墨烯的比表面积；制得的氟硅烷表面修饰石墨烯具有良好的可润湿性和电化学稳定性，使石墨烯电极具有优良的电化学稳定性，从而得到大比容量、高功率和使用寿命长的石墨烯电极超级电容器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料领域，特别涉及。
技术介绍
石墨烯是碳原子以Sp2杂化体系紧密堆积成的蜂窝状二维晶格结构碳纳米材料，具有良好的电学、力学和热学性质。石墨烯单分子层的厚度使其具有超高的理论表面积和极高的面内载流子传输性能，因此，石墨烯是一种理想的制备高能量密度功率型超级电容器用电极材料。然而，石墨烯是由不含任何不稳定键的苯六元环组合而成的，其惰性的表面难以被电解液润湿，同时石墨烯的片与片之间有较强的范德华力，还原过程中容易发生团聚，比表面积下降，导致石墨烯表面的电双层形成效率和电解质离子传输速率降低。 目前，通常利用表面改性剂对石墨烯进行表面改性，以获得良好的表面电解液可润湿性和闻比表面积的石墨稀电极材料，提闻石墨稀表面电解质尚子存储和传输能力。如有机化合物表面修饰、聚合物插层改性和离子液体浸溃法等，得到改性石墨烯电极材料具有良好的功率特性、较高的能量密度和良好的电化学循环稳定性，在超级电容器电极材料领域具有广阔的应用前景。CN 102153877A中公开了“一种石墨烯复合材料及其制备方法”，该方法是以石墨烯和有机硅烷为反应物，将有机硅烷发生水解反应后与石墨烯上的羟基发生脱水缩合反应，得到有机硅烷改性的石墨烯。该方法加大了石墨烯的层间距，有机硅烷修饰的石墨烯不易团聚，从而可以均匀分散在聚合物基体中，使制备的石墨烯复合材料具有增强效果。但采用有机硅烷改性石墨烯的电化学稳定性差，电势窗口窄，作为超级电容器电极材料，存在工作电压低和循环稳定性差等缺点。CN102002161A中公开了“一种氨基硅烷功能化的石墨烯材料增强硅胶的制法”，该方法是将石墨烯氧化物加入到氨基硅烷中，回流反应，得黑色均匀分散液，过滤、无水乙醇洗涤、干燥，得氨基硅烷功能化石墨烯材料。该方法制得的氨基硅烷功能化的石墨烯材料在水、乙醇、四氢呋喃、二甲基亚砜中都具有较好的分散性。但该方法制备的改性石墨烯与含氟有机电解液亲和性差，石墨烯表面双电层形成效率和电解质离子传输速率低；同时，氨基硅烷高电压下易分解的缺点使超级电容器的工作电压无法提高，因此，难以作为高能量密度功率型超级电容器电极使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，该方法制备的氟硅烷表面修饰石墨烯具有良好的可润湿性和电化学稳定性，可与含氟有机电解液亲和性好，提高石墨烯表面双电层形成效率和电解质离子传输速率，在高电压下不易分解。本专利技术的技术解决方案是，其具体步骤是 1、分散氧化石墨烯 在超声波作用下，将氧化石墨烯均勻分散于水/醇溶液中，得到0. 5mg/mL 2. 0 mg/mL的氧化石墨烯分散液； 2、氟硅烷水解 将氟娃烧在500rpnT3000rpm下搅拌分散于水/醇溶液中，分散时间为10minl20min,所述的氟硅烷为二氟硅烷、四氟化硅、甲基三氟硅烷、三甲基氟硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烧、氟娃橡13父、二氟甲基二甲基甲娃烧、二氯(3，3，3-二氟丙基)娃烧、(3，3，3-二氟丙基)二氯甲基硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烷、氟硅唑、硅氟化铵、三氟丙基甲基环三硅氧烷、甲基三氟丙基二氯硅烷、二(3，3，3-三氟丙基)二氯硅烷、3，3，3-三氟丙基苯基二氯硅烷、 3，3，3-三氟丙基甲基二氯硅烷、1，2，2-三氟乙烯基三苯基硅烷、三氟甲烷磺酸叔丁基二甲基甲硅烷酯、3，3，3-三氟丙基三氯硅烷、三乙基硅三氟甲烷磺酸、五氟苯基二甲基氯硅烷、氟硅酸铵、氟硅化铵、氟硅唑、r-三氟丙基甲基聚硅氧烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、3，3, 3-二氟丙基甲基二甲氧基娃氧烧、1，3，5-二甲基二(3，3, 3-二氟丙基)环二娃氧烧、二(3，3，3-三氟丙基)二甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、4-甲基_(全氟已基乙基)丙基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基甲基二甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，加入浓度为0. Olmol/L^O. lmol/L的稀酸，所述稀酸中氢离子与氟硅烷中硅的摩尔比为1:10 1:100，在201 90°C下，以500rpnT3000rpm速度搅拌下氟硅烷水解反应10mirTl20min，得到水解的氟硅烷； 3、氧化石墨烯的表面修饰 将分散于水/醇溶液中的氧化石墨烯分散液和水解的氟硅烷溶液混合均匀，其中，混合溶液中氟硅烷与氧化石墨烯的质量比为1:0. 05 1:10，在20°C 90°C搅拌条件下充分反应ltT48h，得到氟硅烷表面修饰氧化石墨烯水/醇溶液； 4、还原氟硅烷表面修饰氧化石墨烯 将氟硅烷表面修饰的氧化石墨烯水/醇溶液在120°C 20(TC下还原反应ltT24h，使氧化石墨烯还原为石墨烯，冷却至室温，抽滤，得到氟硅烷表面修饰石墨烯。所述水/醇溶液中水与醇的质量比为1:0.广1:10。所述醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇中至少一种。所述氟硅烷为甲基三氟硅烷、三甲基氟硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烷、三氟甲基二甲基甲娃烧、二氣(3，3，3_ 二氣丙基)娃烧、1，2，2_ 二氣乙稀基二苯基娃烧、二氣甲烧磺酸叔丁基二甲基甲硅烷酯、r-三氟丙基甲基聚硅氧烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、二(3，3, 3- 二氟丙基)二甲氧基娃烧、十七氟癸基二甲氧基娃烧、十二氟羊基二甲氧基娃烧、十~■氣庚基丙基二甲氧基娃烧中的一种。所述氟硅烷为三氟甲基三甲基甲硅烷、r-三氟丙基甲基聚硅氧烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、二(3，3，3-三氟丙基)二甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基二甲氧基娃烧中的一种。所述稀酸为盐酸、硝酸、磷酸、乙酸、三氯乙酸中的至少一种。所述氟硅烷水解反应温度为50°C 70°C，反应时间为40mirT90min。所述第三步反应温度50°C 60°C，时间为12h 24h。所述第四步还原反应温度160°C 170°C，时间为6h 12h。本专利技术以氧化石墨烯和氟硅烷为反应物，将氧化石墨烯与氟硅烷分别分散于水/醇溶液中，分散于水/醇溶液中的氟硅烷在酸性条件下发生水解，氟硅烷中的乙氧基水解为含娃轻基的氣娃烧醇，水解后的氣娃烧中娃轻基与氧化石墨稀表面的环氧基、轻基等含氧基团发生脱水缩合反应，得到氟硅烷修饰的氧化石墨烯，然后利用水/醇热还原氟硅烷修饰的氧化石墨烯得到氟硅烷修饰的石墨烯。反应式如下所示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1. 一种氟硅烷表面修饰超级电容器用石墨烯的制备方法，其特征是 1.1、分散氧化石墨烯 在超声波作用下，将氧化石墨烯均勻分散于水/醇溶液中，得到0. 5mg/mL 2. 0 mg/mL的氧化石墨烯分散液； I. 2、氟硅烷水解 将氟娃烧在500rpnT3000rpm下搅拌分散于水/醇溶液中，分散时间为10minl20min,所述的氟硅烷为二氟硅烷、四氟化硅、甲基三氟硅烷、三甲基氟硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烧、氟娃橡13父、二氟甲基二甲基甲娃烧、二氯(3，3，3-二氟丙基)娃烧、(3，3，3-二氟丙基)二氯甲基硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烷、氟硅唑、硅氟化铵、三氟丙基甲基环三硅氧烷、甲 基三氟丙基二氯硅烷、二(3，3，3-三氟丙基)二氯硅烷、3，3，3-三氟丙基苯基二氯硅烷、3，3，3-三氟丙基甲基二氯硅烷、1，2，2-三氟乙烯基三苯基硅烷、三氟甲烷磺酸叔丁基二甲基甲硅烷酯、3，3，3-三氟丙基三氯硅烷、三乙基硅三氟甲烷磺酸、五氟苯基二甲基氯硅烷、氟硅酸铵、氟硅化铵、氟硅唑、r-三氟丙基甲基聚硅氧烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、3，3, 3-二氟丙基甲基二甲氧基娃氧烧、1，3，5-二甲基二(3，3, 3-二氟丙基)环二娃氧烧、二(3，3，3-三氟丙基)二甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、4-甲基_(全氟已基乙基)丙基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基甲基二甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，加入浓度为0. Olmol/L^O. lmol/L的稀酸，所述稀酸中氢离子与氟硅烷中硅的摩尔比为1:10 1:100，在201 90°C下，以500rpnT3000rpm速度搅拌下氟硅烷水解反应10mirTl20min，得到水解的氟硅烷； I. 3、氧化石墨烯的表面修饰 将分散于水/醇溶液中的氧化石墨烯分散液和水解的氟硅烷溶液混合均匀，其中，混合溶液中氟硅烷与氧化石墨烯的质量比为1:0. 05 1:10，在201 90°C搅拌条件下充分反应ltT48h，得到氟硅烷表面修饰氧化石墨烯水/醇溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：何铁石，金振兴，蔡克迪，张庆国，魏颖，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：
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