CN102610331B - 一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法,包括:(1)在室温下,将氧化石墨分散到超纯水中,超声后加入硝酸银,搅拌混合,随后加入硼氢化钠,持续搅拌后得到部分还原的银/氧化石墨分散液;其中硼氢化钠与氧化石墨的质量比为2∶1~1∶1。(2)在上述部分还原的银/氧化石墨分散液中加入硼氢化钠,氮气气氛下,升温至70~85℃,保温1~3h,离心洗涤得到银/石墨烯分散液;将上述的银/石墨烯分散液抽滤形成膜状产物,超纯水洗涤即得。本发明的制备方法简单,成膜过程无需导电剂、粘结剂,适合于工业化生产;本发明得到的银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料比电容高,导电性能好,且具有较高的柔性,应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于超级电容器材料的制备领域,特别涉及一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法。
背景技术
石墨烯是可由氧化石墨还原而得的一种新型材料。自从2004年曼彻斯特大学Novoselov和Geim的研究小组发现石墨烯以来,石墨烯迅速成为物理学、化学和材料学的热门话题,掀起了研究人员对其性质和应用的研究热潮。最近美国哥伦比亚大学的研究人员发现,石墨烯是目前世界上已知材料中强度最大,厚度最薄的材料。就导电性而言,石墨烯是零带隙半导体,其稳定的晶格结构使碳原子具有优异的导电性,其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远超过了电子在一般导体中的运动速度,是目前已知的导电性能最出色的材料。同时,石墨烯具有很大的理论比表面积和独特的载荷子特性,这为其成为优良的超级电容器电极材料提供了理论基础。M.D.Stoller等人在Nano Letter 8(2008)3498-3452上报道了化学修饰石墨烯超级电容器材料,这种方法制备的材料在水性电解液中达到了135F/g的比电容。S.Chen等人在ACS Nano 4(2010)2822-2830上报道了用于超级电容器的氧化石墨烯/二氧化锰纳米复合材料,这种材料在200mA/g的电流密度下达到了197.2F/g的比电容。
然而,现在制备石墨烯通常所用的氧化石墨还原法,石墨烯表面残留有含氧官能团,致使一些物理、化学性能损失,尤其是导电性能,这对于石墨烯在超级电容器方面的应用有很大的影响。
目前尚未见到银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料制备的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法,该方法工艺简单,易于工业化生产,所制备的银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料比电容高,导电性能好,成膜过程简单,无需导电剂、粘结剂,具有较高柔性,有望应用于电动汽车、通信、柔性电子产品和信号控制等领域。
本发明的一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法,包括:
(1)在室温下,将氧化石墨分散到超纯水中,得到氧化石墨的悬浮液,超声1~2h后加入硝酸银,搅拌混合,随后加入硼氢化钠,持续搅拌后得到部分还原的银/氧化石墨分散液;其中硼氢化钠与氧化石墨的质量比为2∶1~1∶1。
(2)在上述部分还原的银/氧化石墨分散液中加入硼氢化钠,氮气气氛下,升温至70~85℃,保温1~3h,离心洗涤得到银/石墨烯分散液;将上述的银/石墨烯分散液抽滤形成膜状产物,超纯水洗涤即得到银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料。
步骤(1)中所述的氧化石墨的悬浮液中氧化石墨浓度为0.25~0.5mg/mL。
步骤(1)中所述的硝酸银与氧化石墨的质量比为1∶1~5∶1。
步骤(1)中所述搅拌混合的时间为20~60min。
步骤(1)中所述持续搅拌的时间为1~3h。
步骤(2)中所加入的硼氢化钠与氧化石墨的质量比为100∶1~50∶1。
步骤(2)中所述的离心洗涤过程具体为:超纯水离心洗涤5~10次,离心机转速为6500~9000r/min,离心时间为5~15min。
步骤(2)中所述的超纯水洗涤的次数为5~10次。
本发明在石墨烯表面修饰一定量的银颗粒,一方面银颗粒形成过程可修复石墨烯表面的含氧官能团,另一方面银颗粒本身良好的导电性能可增强石墨烯导电能力,从而促进双电层电容形成过程中的电荷传输。因此复合银颗粒的石墨烯材料具有更优越的超级电容性能。
采用本发明制备的银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料,制备过程简单,化学稳定性好,比电容高,与纯石墨烯薄膜材料相比容量明显提升,具有柔性结构,在电动汽车、通信、柔性电子产品和信号控制等领域有广阔的应用前景。
有益效果
1、该方法制备工艺简单,成膜过程无需导电剂、粘结剂,适合于工业化生产;
2、该方法制备的银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料比电容高,导电性能好,且具有较高的柔性,有望应用于电动汽车、通信、柔性电子产品和信号控制等领域。
附图说明
图1为实施例1制备的银/石墨烯与纯石墨烯的X射线衍射图谱对比,插图为银/石墨烯薄膜的数码照片;
图2为实施例1制备的银/石墨烯与石墨烯薄膜电极的阻抗对比图谱;
图3为实施例1制备的银/石墨烯与石墨烯薄膜电极在1M硫酸钠电解液中20mV/s扫速下的特征循环伏安曲线图;
图4为实施例1制备的银/石墨烯薄膜电极在1M硫酸钠电解液中不同扫速下的特征循环伏安曲线图;
图5为实施例1制备的银/石墨烯薄膜电极在1M硫酸钠电解液中不同电流密度的首次恒流充放电曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
称取0.025g氧化石墨分散到100mL超纯水中超声分散1h,加入0.025g硝酸银磁力搅拌混合30min,随后加入0.04g硼氢化钠持续搅拌2h得到亮棕色溶液。将上述溶液加入到三口烧瓶内,再次加入2.5g硼氢化钠,氮气保护气氛下,升温至80℃,保温1h,得到黑色悬浊液,离心转速为6500r/min时间为15min条件下超纯水离心洗涤6次后抽滤得到膜状产物,超纯水洗涤5次。
图1为产物与纯石墨烯的X射线衍射曲线图谱对比,图中出现石墨烯的馒头峰,几个较强的衍射峰与银单质的PDF标准卡片65-2871匹配,表明石墨烯薄膜中含有银颗粒,没有出现氧化石墨的峰说明其被还原成石墨烯。
图2为产物与石墨烯薄膜电极的阻抗对比图谱,经拟合计算产物的电荷传输电阻为50.8Ω与石墨烯的216.4Ω相比明显降低。
图3为产物与石墨烯薄膜电极在1M硫酸钠电解液中20mV/s扫速下的特征循环伏安曲线图,可以看出产物的曲线明显变宽并更趋于矩形,经计算得产物的比电容为199.4F/g与石墨烯薄膜的146.3F/g提高了36.3%。
图4为在1M硫酸钠电解液中不同扫速下的特征循环伏安曲线图。
图5为产物在1M硫酸钠电解液中不同电流密度的首次恒流充放电曲线图,表明产物具有较好的充放电性能。
实施例2
称取0.025g氧化石墨分散到50mL超纯水中超声2h,加入0.005g硝酸银磁力搅拌混合60min,随后加入0.025g硼氢化钠持续搅拌1h得到亮棕色液体。将液体加入三口烧瓶内,再次加入1.25g硼氢化钠,氮气保护气氛下,升温至70℃,保温3h,得到黑色液体。离心转速为9000r/min时间为5min条件下超纯水离心洗涤10次后抽滤得到膜状产物,超纯水洗涤10次即可。X射线衍射分析表明为银/石墨烯复合组分,阻抗分析表明电荷传输电阻较低,循环伏安曲线分析具有较高的比电容性能,恒流充放电分析具有较好的充放电性能。
实施例3
称取0.025g氧化石墨分散到80mL超纯水中超声1.5h,加入0.02g硝酸银磁力搅拌混合30min,随后加入0.05g硼氢化钠持续搅拌3h得到亮棕色液体。将液体加入三口烧瓶内,再次加入1.5g硼氢化钠,氮气保护气氛下,升温至85℃,保温1h,得到黑色液体。离心转速为8000r/min时间为10min条件下超纯水离心洗涤5次后抽滤得到膜状产物,超纯水洗涤7次即可。X射线衍射分析表明为银/石墨烯复合组分,阻抗分析表明电荷传输电阻较低,循环伏安曲线分析具有较高的比电容性能,恒流充放电分析具有较好的充放电性能。
实施例4
称取0.02g氧化石墨分散到70mL超纯水中超声1.5h,加入0.01g硝酸银磁力搅拌混合30min,随后加入0.03g硼氢化钠持续搅拌3h得到亮棕色液体。将液体加入三口烧瓶内,再次加入2g硼氢化钠,氮气保护气氛下,升温至75℃,保温1h,得到黑色液体。离心转速为8500r/min时间为10min条件下超纯水离心洗涤5次后抽滤得到膜状产物,超纯水洗涤8次即可。X射线衍射分析表明为银/石墨烯复合组分,阻抗分析表明电荷传输电阻较低,循环伏安曲线分析具有较高的比电容性能,恒流充放电分析具有较好的充放电性能。
Claims (6)
1.一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法,包括:
(1)在室温下,将氧化石墨分散到超纯水中,得到氧化石墨的悬浮液,超声1~2h后加入硝酸银,搅拌混合,随后加入硼氢化钠,持续搅拌后得到部分还原的银/氧化石墨分散液;其中硼氢化钠与氧化石墨的质量比为2:1~1:1;硝酸银与氧化石墨的质量比为1:1~5:1;
(2)在上述部分还原的银/氧化石墨分散液中加入硼氢化钠,氮气气氛下,升温至70~85℃,保温1~3h,离心洗涤得到银/石墨烯分散液;将上述的银/石墨烯分散液抽滤形成膜状产物,超纯水洗涤即得,其中硼氢化钠与氧化石墨的质量比为100:1~50:1。
2.根据权利要求1所述的一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的氧化石墨的悬浮液中氧化石墨浓度为0.25~0.5mg/mL。
3.根据权利要求1所述的一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的搅拌混合的时间为20~60min。
4.根据权利要求1所述的一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的持续搅拌的时间为1~3h。
5.根据权利要求1所述的一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述的离心洗涤过程具体为:超纯水离心洗涤5~10次,离心机转速为6500~9000r/min,离心时间为5~15min。
6.根据权利要求1所述的一种银/石墨烯薄膜超级电容器电极材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述的超纯水洗涤的次数为5~10次。
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Citations (4)
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CN102136306A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-07-27 | 西北师范大学 | Ag/石墨烯纳米导电复合材料及其制备方法 |
CN102051651A (zh) * | 2011-01-11 | 2011-05-11 | 湖南大学 | 一种石墨烯薄膜的制备方法 |
CN102160998A (zh) * | 2011-04-25 | 2011-08-24 | 北京航空航天大学 | 一种石墨烯-银纳米粒子复合材料的制备方法 |
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