[发明专利]一种石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料及其制备方法及在超级电容器上的应用

权利要求书

1.一种石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

提供一种石墨烯氧化物粉末，

溶解该石墨烯氧化物粉末以获得一石墨烯氧化物溶液，并对该石墨烯氧化物溶液进行功能化处理以活化该石墨烯氧化物，

提供一聚苯胺纳米纤维，溶解该导电聚合物以获得一导电聚合物溶液，

混合所述导电聚合物溶液与所述经过功能化处理的石墨烯氧化物溶液，使所述导电聚合物和经过活化的石墨烯氧化物发生化学反应以获得一石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料预制物溶液，

去除所述石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料预制物溶液中的溶剂以获得石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料预制物粉末，

还原此石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料，分离干燥处理得到一石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料。

2.如权利要求1所述的石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述功能化处理所述石墨烯氧化物包括以下步骤：在一惰性气体保护且干燥的氛围下，向所述石墨烯氧化物中混合入VR试剂进行维尔斯迈尔-哈克甲酰化反应，并保持该混合有VR试剂的石墨烯氧化物溶液在5～90摄氏度下以使石墨烯氧化物溶和酰氯化试剂发生反应，之后去除所述残留的酰氯化试剂。

3.如权利要求1所述的石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚苯胺为纳米纤维状，直径为30～200纳米，长度为200～2000纳米之间。

如权利要求1所述的石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料预制物溶液的制备方法为：在一惰性气体保护且干燥的氛围下，并在5～90摄氏度的温度下，将所述导电聚合物溶液加入到所述经过功能化处理的石墨烯氧化物溶液中，并持续搅拌15分钟～8小时，从而获得石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料预制物溶液；

如权利要求1所述的石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于：

所述聚苯胺纳米纤维与上述石墨烯氧化物的质量比可为10∶1～1∶5；

所述石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料是通过石墨烯氧化物上的酰氯基团和导电聚合物上的氨基进行反应而得到的。

4.如权利要求2所述的石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述VR试剂为二氯亚砜、苯甲酰氯、三氯氧磷、及五氯化磷等中的一种或几种与N，N-二甲基甲酰胺的混合物。

所述VR试剂与所述石墨烯氧化物的质量比为2∶1～300∶1；

所述VR试剂的构成为N，N-二甲基甲酰胺与酰氯化试剂的质量比为1∶100～1∶300；

5.如权利要求1所述的石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，对石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料预制物进行还原所用的还原试剂为：肼，50％～80％浓度的水合肼，二甲肼，偏二甲基肼等中的一种或两种，或硼氢化钠，苯酚，乙二醇等中的一种或两种。

6.如权利要求1所述的石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，对石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料预制物进行部分还原时所用的还原试剂与石墨烯氧化物/聚苯胺纳米纤维复合材料预制物粉末重量比为2000∶1～50∶1。

7.本发明还涉及一种超级电容器，包括：一第一电极、一第二电极、一第一集电体、一第二集电体、一隔膜、及一电解溶液，所述第一电极设置在所述第一集电体，所述第二电极设置在所述第二集电体，所述第一电极及第二电极相对且通过所述隔膜间隔设置，所述第一电极、第二电极、第一集电体、第二集电体、及隔膜均设置在所述电解溶液中，所述第一电极和第二电极由一石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料组成，其特征在于，所述石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料包括通过酰胺基团进行化学键连接的石墨烯和聚苯胺纳米纤维；石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备方法遵从如权利要求1所述步骤进行。