CN107068422B - 一种纳米电极材料的制备方法及其应用 - Google Patents
一种纳米电极材料的制备方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种纳米电极材料的制备方法及其应用，该工艺通过将石墨氧化后得到石墨氧化物，再与氨水混合加热处理，随后在氮气保护下高温处理得到活化产物，再进行改性，接着置于反应釜中加入去离子水与无水乙醇的混合溶剂、聚乙烯吡咯烷酮和正硅酸丙酯，经高温处理后得到中间复合物，接着将中间复合物固化处理、球磨处理、碳化处理，最后再加入N‑甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、导电剂、粘结剂，经搅拌、涂覆、烘干、辊压等步骤制成电极片。制备而成的纳米电极材料，其比电容高，比能量大，内阻小，具有较好的应用前景。同时还公开了由该制备工艺制得的纳米电极材料在制备超级电容器中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及电容器材料这一技术领域，特别涉及到一种纳米电极材料的制备方法及其应用。
背景技术
传统化石能源资源的日益匮乏和环境的日趋恶化，有力地促进了太阳能和风能等可再生能源的发展。但太阳能、风能具有波动性和间歇性，需要有效的储能装置保证其能够稳定的在电网中并网工作。同时，电动汽车产业的快速发展也迫切需要发展成本低、环境友好、能量密度高的储能装置。超级电容器又称电化学电容器，是介于传统电容器和二次电池之间的一种新型储能器件。其电荷存储能力远高于常规物理电容器，且充放电速率、效率和安全性远优于蓄电池。
超级电容器在很多领域都有广阔的应用前景：(1)后备电源：目前超级电容器应用最广的部分是电子产品领域，主要是充CMOS(互补金属氧化物半导体)保护、计时器、钟表、录像机、移动电话等的后备电源。(2)替换电源：例如白昼-黑夜的转换，白天太阳能提供电源并对超级电容器充电，晚上则由超级电容器提供电源。典型的应用有：太阳能手表、太阳能灯、路标灯、公共汽车停车站时间表灯、汽车停放计费灯和交通信号灯等。(3)主电源：通过一个或几个超级电容器释放持续几毫秒到几分钟的大电流，放电之后，超级电容器再由低功率的电源充电。典型应用包括电动玩具，航空模型等。(4)功率辅助电源：与蓄电池并联使用，超级电容器提供功率辅助，平衡电源体系的脉冲功率。目前已应用于数码相机、数码摄像机、太阳能电池设备和燃料电池设备等。特别是在电动汽车上的应用，给超级电容器的发展提供了广阔的空间。例如在汽车启动、加速、爬坡时提供高功率，以保护蓄电池，在刹车时回收储存多余能量。
目前越来越多的研究关注的提高超级电容器的电化学性能，尤其提高其比电容、充放电循环性能等。目前的研究表面，超级电容器的电极材料是制约其性能的关键因素之一，而活性炭材料具有的大的比表面积、高的中孔率、低的电阻率、化学性能稳定、孔结构可控、价格低廉、来源广泛等优点，使其作为超级电容器的理想电极材料。目前制备活性炭材料通常以石油、煤炭、木材、果壳、树脂等为原料，经过炭化阶段和活化阶段制备而成。石墨储量丰富，品位很高，碳含量为60％～65％，甚至高达80％～98％，结晶肉眼可见，材料内部空隙大，具有天然的蜂窝状孔洞结构。另外，其化学性质极其稳定，耐温差性能、耐腐蚀性能极好。然而，直接用石墨作为超级电容器的电极材料往往存在比电容不高、比能量不足、内阻较大等问题。为此，研究一种易于操作、成本低的用改性石墨氧化物制备超级电容器用电极材料，已解决传统石墨材料自身的缺陷，具有明显的经济效益和社会效益。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米电极材料的制备方法，该工艺通过将石墨氧化后得到石墨氧化物，再与氨水混合加热处理，随后在氮气保护下高温处理得到活化产物，再进行改性，接着置于反应釜中加入去离子水与无水乙醇的混合溶剂、聚乙烯吡咯烷酮和正硅酸丙酯，经高温处理后得到中间复合物，接着将中间复合物固化处理、球磨处理、碳化处理，最后再加入N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、导电剂、粘结剂，经搅拌、涂覆、烘干、辊压等步骤制成电极片。制备而成的纳米电极材料，其比电容高，比能量大，内阻小，具有较好的应用前景。同时还公开了由该制备工艺制得的纳米电极材料在制备超级电容器中的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种纳米电极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将50 g石墨与120 mL质量浓度85%的硫酸共同加入到反应容器中，在45℃的水浴下保温15-25 min，再加入15-20g的高锰酸钾，维持10 min后迅速将温度上升至70℃，以200 rpm的速率搅拌反应80-90 min，待反应结束后向容器中添加300 mL质量分数为2.5%的双氧水，以150 rpm的速率将混合液搅拌至变色，趁热过滤，将所得滤饼用质量浓度3%盐酸溶液洗涤2次，再用去离子水洗涤2次，将清洗后的滤饼置于干燥箱中在75℃下干燥8h，得到石墨氧化物；
（2）将步骤（1）得到的石墨氧化物与250 mL浓度为20%的氨水混合，然后将混合液置于85℃的烘箱中加热30-40 min，得到粘稠浆液，随后在氮气保护下于1000-1200℃下高温处理1.5h，得到高温活化产物，用稀盐酸对高温活化产物进行初步中和，再用去离子水将高温活化产物洗涤3-5次至pH完全达到中性，置于70℃真空干燥箱中干燥8h，得到改性石墨氧化物；
（3）将步骤（2）得到的改性石墨氧化物至于反应釜中，再加入300 mL的去离子水和无水乙醇混合溶剂，去离子水和无水乙醇的体积比为1.5，以1200 rpm的速率在200℃下搅拌15 min，然后加入10 g聚乙烯吡咯烷酮和5 g正硅酸丙酯，然后升温至250℃，搅拌反应2-3 h，将得到的产物按照3000 rpm的转速进行离心，所得沉淀物用去离子水进行洗涤，置于90℃真空干燥箱中干燥6 h，得中间复合物；
（4）将步骤（3）所得中间复合物放入220℃的干燥箱中固化处理15 h，随后将其用球磨机球磨2-3 h，将球磨所得粉体置于气氛管式炉中，在氩气保护下进行碳化处理，处理温度为950℃，处理时间为5 h，得碳化复合物；
（5）将步骤（4）得到的碳化复合物、N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、导电剂、粘结剂按照（65-70）:（11-13）:（7-9）:（5-8）:（3-5）:（2-4）的比例混合，加入适量去离子水，搅拌均匀至粘稠状，涂覆在不锈钢网上，再将其在80-130℃的真空干燥箱中烘干8-24h，经辊压后裁成电极片，得到成品。
优选地，所述步骤（4）中球磨后的粉体粒径小于2 μm。
优选地，所述步骤（5）中碳化复合物、N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、导电剂、粘结剂按照68:11:8:7:4:3的比例混合。
优选地，所述步骤（5）中的导电剂选自乙炔黑、纳米碳管碳黑、活性碳中的任意一种。
优选地，所述步骤（5）中的粘结剂选自羧甲基纤维素钠、六氟丙烯、聚乙烯醇中的任意一种。
本发明还提供了由上述制备工艺得到的纳米电极材料在制备超级电容器中的应用。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的纳米电极材料制备工艺通过将石墨氧化后得到石墨氧化物，再与氨水混合加热处理，随后在氮气保护下高温处理得到活化产物，再进行改性，接着置于反应釜中加入去离子水与无水乙醇的混合溶剂、聚乙烯吡咯烷酮和正硅酸丙酯，经高温处理后得到中间复合物，接着将中间复合物固化处理、球磨处理、碳化处理，最后再加入N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、导电剂、粘结剂，经搅拌、涂覆、烘干、辊压等步骤制成电极片。制备而成的纳米电极材料，其比电容高，比能量大，内阻小，具有较好的应用前景。
（2）本发明的纳米电极材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）将50 g石墨与120 mL质量浓度85%的硫酸共同加入到反应容器中，在45℃的水浴下保温15 min，再加入15g的高锰酸钾，维持10 min后迅速将温度上升至70℃，以200 rpm的速率搅拌反应80 min，待反应结束后向容器中添加300 mL质量分数为2.5%的双氧水，以150 rpm的速率将混合液搅拌至变色，趁热过滤，将所得滤饼用质量浓度3%盐酸溶液洗涤2次，再用去离子水洗涤2次，将清洗后的滤饼置于干燥箱中在75℃下干燥8h，得到石墨氧化物；
（2）将步骤（1）得到的石墨氧化物与250 mL浓度为20%的氨水混合，然后将混合液置于85℃的烘箱中加热30 min，得到粘稠浆液，随后在氮气保护下于1000℃下高温处理1.5h，得到高温活化产物，用稀盐酸对高温活化产物进行初步中和，再用去离子水将高温活化产物洗涤3次至pH完全达到中性，置于70℃真空干燥箱中干燥8h，得到改性石墨氧化物；
（3）将步骤（2）得到的改性石墨氧化物至于反应釜中，再加入300 mL的去离子水和无水乙醇混合溶剂，去离子水和无水乙醇的体积比为1.5，以1200 rpm的速率在200℃下搅拌15 min，然后加入10 g聚乙烯吡咯烷酮和5 g正硅酸丙酯，然后升温至250℃，搅拌反应2h，将得到的产物按照3000 rpm的转速进行离心，所得沉淀物用去离子水进行洗涤，置于90℃真空干燥箱中干燥6 h，得中间复合物；
（4）将步骤（3）所得中间复合物放入220℃的干燥箱中固化处理15 h，随后将其用球磨机球磨2 h，所得粉体粒径小于2 μm，将球磨所得粉体置于气氛管式炉中，在氩气保护下进行碳化处理，处理温度为950℃，处理时间为5 h，得碳化复合物；
（5）将步骤（4）得到的碳化复合物、N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、乙炔黑、羧甲基纤维素钠按照68:11:8:7:4:3的比例混合，加入适量去离子水，搅拌均匀至粘稠状，涂覆在不锈钢网上，再将其在80℃的真空干燥箱中烘干8h，经辊压后裁成电极片，得到成品。
制得的纳米电极材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）将50 g石墨与120 mL质量浓度85%的硫酸共同加入到反应容器中，在45℃的水浴下保温20 min，再加入18 g的高锰酸钾，维持10 min后迅速将温度上升至70℃，以200rpm的速率搅拌反应85 min，待反应结束后向容器中添加300 mL质量分数为2.5%的双氧水，以150 rpm的速率将混合液搅拌至变色，趁热过滤，将所得滤饼用质量浓度3%盐酸溶液洗涤2次，再用去离子水洗涤2次，将清洗后的滤饼置于干燥箱中在75℃下干燥8h，得到石墨氧化物；
（2）将步骤（1）得到的石墨氧化物与250 mL浓度为20%的氨水混合，然后将混合液置于85℃的烘箱中加热35 min，得到粘稠浆液，随后在氮气保护下于1100℃下高温处理1.5h，得到高温活化产物，用稀盐酸对高温活化产物进行初步中和，再用去离子水将高温活化产物洗涤4次至pH完全达到中性，置于70℃真空干燥箱中干燥8h，得到改性石墨氧化物；
（3）将步骤（2）得到的改性石墨氧化物至于反应釜中，再加入300 mL的去离子水和无水乙醇混合溶剂，去离子水和无水乙醇的体积比为1.5，以1200 rpm的速率在200℃下搅拌15 min，然后加入10 g聚乙烯吡咯烷酮和5 g正硅酸丙酯，然后升温至250℃，搅拌反应2.5 h，将得到的产物按照3000 rpm的转速进行离心，所得沉淀物用去离子水进行洗涤，置于90℃真空干燥箱中干燥6 h，得中间复合物；
（4）将步骤（3）所得中间复合物放入220℃的干燥箱中固化处理15 h，随后将其用球磨机球磨2.5 h，所得粉体粒径小于2 μm，将球磨所得粉体置于气氛管式炉中，在氩气保护下进行碳化处理，处理温度为950℃，处理时间为5 h，得碳化复合物；
（5）将步骤（4）得到的碳化复合物、N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、纳米碳管碳黑、六氟丙烯按照68:11:8:7:4:3的比例混合，加入适量去离子水，搅拌均匀至粘稠状，涂覆在不锈钢网上，再将其在105℃的真空干燥箱中烘干16 h，经辊压后裁成电极片，得到成品。
制得的纳米电极材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）将50 g石墨与120 mL质量浓度85%的硫酸共同加入到反应容器中，在45℃的水浴下保温25 min，再加入20g的高锰酸钾，维持10 min后迅速将温度上升至70℃，以200 rpm的速率搅拌反应90 min，待反应结束后向容器中添加300 mL质量分数为2.5%的双氧水，以150 rpm的速率将混合液搅拌至变色，趁热过滤，将所得滤饼用质量浓度3%盐酸溶液洗涤2次，再用去离子水洗涤2次，将清洗后的滤饼置于干燥箱中在75℃下干燥8h，得到石墨氧化物；
（2）将步骤（1）得到的石墨氧化物与250 mL浓度为20%的氨水混合，然后将混合液置于85℃的烘箱中加热40 min，得到粘稠浆液，随后在氮气保护下于1200℃下高温处理1.5h，得到高温活化产物，用稀盐酸对高温活化产物进行初步中和，再用去离子水将高温活化产物洗涤5次至pH完全达到中性，置于70℃真空干燥箱中干燥8h，得到改性石墨氧化物；
（3）将步骤（2）得到的改性石墨氧化物至于反应釜中，再加入300 mL的去离子水和无水乙醇混合溶剂，去离子水和无水乙醇的体积比为1.5，以1200 rpm的速率在200℃下搅拌15 min，然后加入10 g聚乙烯吡咯烷酮和5 g正硅酸丙酯，然后升温至250℃，搅拌反应3h，将得到的产物按照3000 rpm的转速进行离心，所得沉淀物用去离子水进行洗涤，置于90℃真空干燥箱中干燥6 h，得中间复合物；
（4）将步骤（3）所得中间复合物放入220℃的干燥箱中固化处理15 h，随后将其用球磨机球磨3 h，所得粉体粒径小于2 μm，将球磨所得粉体置于气氛管式炉中，在氩气保护下进行碳化处理，处理温度为950℃，处理时间为5 h，得碳化复合物；
（5）将步骤（4）得到的碳化复合物、N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、活性碳、聚乙烯醇按照68:11:8:7:4:3的比例混合，加入适量去离子水，搅拌均匀至粘稠状，涂覆在不锈钢网上，再将其在130℃的真空干燥箱中烘干24h，经辊压后裁成电极片，得到成品。
制得的纳米电极材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
（1）将50 g石墨与120 mL质量浓度85%的硫酸共同加入到反应容器中，在45℃的水浴下保温15 min，再加入15g的高锰酸钾，维持10 min后迅速将温度上升至70℃，以200 rpm的速率搅拌反应80 min，待反应结束后向容器中添加300 mL质量分数为2.5%的双氧水，以150 rpm的速率将混合液搅拌至变色，趁热过滤，将所得滤饼用质量浓度3%盐酸溶液洗涤2次，再用去离子水洗涤2次，将清洗后的滤饼置于干燥箱中在75℃下干燥8h，得到石墨氧化物；
（2）将步骤（1）得到的石墨氧化物与250 mL浓度为20%的氨水混合，然后将混合液置于85℃的烘箱中加热30 min，得到粘稠浆液，随后在氮气保护下于1000℃下高温处理1.5h，得到高温活化产物，用稀盐酸对高温活化产物进行初步中和，再用去离子水将高温活化产物洗涤3次至pH完全达到中性，置于70℃真空干燥箱中干燥8h，得到改性石墨氧化物；
（3）将步骤（2）得到的改性石墨氧化物至于反应釜中，再加入300 mL的去离子水和无水乙醇混合溶剂，去离子水和无水乙醇的体积比为1.5，以1200 rpm的速率在200℃下搅拌15 min，然后加入10 g聚乙烯吡咯烷酮和5 g正硅酸丙酯，然后升温至250℃，搅拌反应2h，将得到的产物按照3000 rpm的转速进行离心，所得沉淀物用去离子水进行洗涤，置于90℃真空干燥箱中干燥6 h，得中间复合物；
（4）将步骤（3）所得中间复合物放入220℃的干燥箱中固化处理15 h，随后将其用球磨机球磨2 h，所得粉体粒径小于2 μm，将球磨所得粉体置于气氛管式炉中，在氩气保护下进行碳化处理，处理温度为950℃，处理时间为5 h，得碳化复合物；
（5）将步骤（4）得到的碳化复合物、N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、乙炔黑、羧甲基纤维素钠按照90:15:5:5:2:1的比例混合，加入适量去离子水，搅拌均匀至粘稠状，涂覆在不锈钢网上，再将其在80℃的真空干燥箱中烘干8h，经辊压后裁成电极片，得到成品。
制得的纳米电极材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
（1）将50 g石墨与120 mL质量浓度85%的硫酸共同加入到反应容器中，在45℃的水浴下保温20 min，再加入18 g的高锰酸钾，维持10 min后迅速将温度上升至70℃，以200rpm的速率搅拌反应85 min，待反应结束后向容器中添加300 mL质量分数为2.5%的双氧水，以150 rpm的速率将混合液搅拌至变色，趁热过滤，将所得滤饼用质量浓度3%盐酸溶液洗涤2次，再用去离子水洗涤2次，将清洗后的滤饼置于干燥箱中在75℃下干燥8h，得到石墨氧化物；
（2）将步骤（1）得到的石墨氧化物与250 mL浓度为20%的氨水混合，然后将混合液置于85℃的烘箱中加热35 min，得到粘稠浆液，随后在氮气保护下于1100℃下高温处理1.5h，得到高温活化产物，用稀盐酸对高温活化产物进行初步中和，再用去离子水将高温活化产物洗涤4次至pH完全达到中性，置于70℃真空干燥箱中干燥8h，得到改性石墨氧化物；
（3）将步骤（2）得到的改性石墨氧化物至于反应釜中，再加入300 mL的去离子水和无水乙醇混合溶剂，去离子水和无水乙醇的体积比为1.5，以1200 rpm的速率在200℃下搅拌15 min，然后加入10 g聚乙烯吡咯烷酮和5 g正硅酸丙酯，然后升温至250℃，搅拌反应2.5 h，将得到的产物按照3000 rpm的转速进行离心，所得沉淀物用去离子水进行洗涤，置于90℃真空干燥箱中干燥6 h，得中间复合物；
（4）将步骤（3）所得中间复合物放入220℃的干燥箱中固化处理15 h，随后将其用球磨机球磨2.5 h，所得粉体粒径小于2 μm；
（5）将步骤（4）得到的粉体、N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、纳米碳管碳黑、六氟丙烯按照68:11:8:7:4:3的比例混合，加入适量去离子水，搅拌均匀至粘稠状，涂覆在不锈钢网上，再将其在105℃的真空干燥箱中烘干16 h，经辊压后裁成电极片，得到成品。
制得的纳米电极材料的性能测试结果如表1所示。
对比例3
（1）将50 g石墨与120 mL质量浓度90%的硫酸共同加入到反应容器中，在45℃的水浴下保温25 min，再加入20g的重铬酸钾，维持10 min后迅速将温度上升至70℃，以200 rpm的速率搅拌反应90 min，待反应结束后向容器中添加300 mL质量分数为2.5%的双氧水，以150 rpm的速率将混合液搅拌至变色，趁热过滤，将所得滤饼用质量浓度3%盐酸溶液洗涤2次，再用去离子水洗涤2次，将清洗后的滤饼置于干燥箱中在75℃下干燥8h，得到石墨氧化物；
（2）将步骤（1）得到的石墨氧化物与250 mL浓度为20%的氨水混合，然后将混合液置于100℃的烘箱中加热40 min，得到粘稠浆液，随后在氮气保护下于1500℃下高温处理1.5h，得到高温活化产物，用稀盐酸对高温活化产物进行初步中和，再用去离子水将高温活化产物洗涤5次至pH完全达到中性，置于70℃真空干燥箱中干燥8h，得到改性石墨氧化物；
（3）将步骤（2）得到的改性石墨氧化物至于反应釜中，再加入300 mL的去离子水和无水乙醇混合溶剂，去离子水和无水乙醇的体积比为1.5，以1200 rpm的速率在200℃下搅拌15 min，然后加入10 g聚乙烯吡咯烷酮和5 g正硅酸丙酯，然后升温至250℃，搅拌反应3h，将得到的产物按照3000 rpm的转速进行离心，所得沉淀物用去离子水进行洗涤，置于90℃真空干燥箱中干燥6 h，得中间复合物；
（4）将步骤（3）所得中间复合物放入220℃的干燥箱中固化处理15 h，随后将其用球磨机球磨3 h，所得粉体粒径小于2 μm，将球磨所得粉体置于气氛管式炉中，在氩气保护下进行碳化处理，处理温度为1200℃，处理时间为5 h，得碳化复合物；
（5）将步骤（4）得到的碳化复合物、N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、活性碳、聚乙烯醇按照68:11:8:7:4:3的比例混合，加入适量去离子水，搅拌均匀至粘稠状，涂覆在不锈钢网上，再将其在130℃的真空干燥箱中烘干24h，经辊压后裁成电极片，得到成品。
制得的纳米电极材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-3和对比例1-3的制得的纳米电极材料分别以1mol/L硫酸钠为电解液，进行比电容、比能量、内阻值这几项性能测试。
表1
| 比电容（F/g） | 比能量（Wh/kg） | 内阻（Ω） | |
| 实施例1 | 413 | 56.5 | 0.38 |
| 实施例2 | 398 | 52.3 | 0.46 |
| 实施例3 | 405 | 49.7 | 0.34 |
| 对比例1 | 262 | 28.6 | 0.77 |
| 对比例2 | 257 | 25.9 | 0.69 |
| 对比例3 | 271 | 29.8 | 0.82 |
本发明的纳米电极材料制备工艺通过将石墨氧化后得到石墨氧化物，再与氨水混合加热处理，随后在氮气保护下高温处理得到活化产物，再进行改性，接着置于反应釜中加入去离子水与无水乙醇的混合溶剂、聚乙烯吡咯烷酮和正硅酸丙酯，经高温处理后得到中间复合物，接着将中间复合物固化处理、球磨处理、碳化处理，最后再加入N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、导电剂、粘结剂经搅拌、涂覆、烘干、辊压等步骤制成电极片。制备而成的纳米电极材料，其比电容高，比能量大，内阻小，具有较好的应用前景。本发明的纳米电极材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种纳米电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将50 g石墨与120 mL质量浓度85%的硫酸共同加入到反应容器中，在45℃的水浴下保温15-25 min，再加入15-20g的高锰酸钾，维持10 min后迅速将温度上升至70℃，以200rpm的速率搅拌反应80-90 min，待反应结束后向容器中添加300 mL质量分数为2.5%的双氧水，以150 rpm的速率将混合液搅拌至变色，趁热过滤，将所得滤饼用质量浓度3%盐酸溶液洗涤2次，再用去离子水洗涤2次，将清洗后的滤饼置于干燥箱中在75℃下干燥8h，得到石墨氧化物；
（2）将步骤（1）得到的石墨氧化物与250 mL浓度为20%的氨水混合，然后将混合液置于85℃的烘箱中加热30-40 min，得到粘稠浆液，随后在氮气保护下于1000-1200℃下高温处理1.5h，得到高温活化产物，用稀盐酸对高温活化产物进行初步中和，再用去离子水将高温活化产物洗涤3-5次至pH完全达到中性，置于70℃真空干燥箱中干燥8h，得到改性石墨氧化物；
（3）将步骤（2）得到的改性石墨氧化物至于反应釜中，再加入300 mL的去离子水和无水乙醇混合溶剂，去离子水和无水乙醇的体积比为1.5，以1200 rpm的速率在200℃下搅拌15min，然后加入10 g聚乙烯吡咯烷酮和5 g正硅酸丙酯，然后升温至250℃，搅拌反应2-3 h，将得到的产物按照3000 rpm的转速进行离心，所得沉淀物用去离子水进行洗涤，置于90℃真空干燥箱中干燥6 h，得中间复合物；
（4）将步骤（3）所得中间复合物放入220℃的干燥箱中固化处理15 h，随后将其用球磨机球磨2-3 h，球磨后的粉体粒径小于2 μm，将球磨所得粉体置于气氛管式炉中，在氩气保护下进行碳化处理，处理温度为950℃，处理时间为5 h，得碳化复合物；
（5）将步骤（4）得到的碳化复合物、N-甲基丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、溴化锂、纳米氧化钛、导电剂、粘结剂按照68:11:8:7:4:3的比例混合，加入适量去离子水，搅拌均匀至粘稠状，涂覆在不锈钢网上，再将其在80-130℃的真空干燥箱中烘干8-24h，经辊压后裁成电极片，得到成品。
2.根据权利要求1所述的纳米电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中的导电剂选自乙炔黑、纳米碳管碳黑、活性碳中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的纳米电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中的粘结剂选自羧甲基纤维素钠、六氟丙烯、聚乙烯醇中的任意一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述制备方法得到的纳米电极材料在制备超级电容器中的应用。
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