[发明专利]具有复合孔结构的石墨烯、其制备方法及在超级电容器中的应用

权利要求书

1.一种具有复合孔结构的石墨烯，其特征是：所述的石墨烯片层结构上既包含微孔，又包含大孔，所述的微孔孔径为0.1nm～10nm，所述的大孔孔径为50nm以上。

2.根据权利1所述的具有复合孔结构的石墨烯，其特征是：所述的大孔孔径为50nm～500nm。

3.根据权利1所述的具有复合孔结构的石墨烯的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1、将氧化石墨烯与适量的半导体氧化物纳米粒子和/或硫化物纳米粒子超声分散在溶剂中，在电磁搅拌下50～180℃加热1～24小时，使半导体氧化物纳米粒子和/或硫化物纳米粒子均匀分散在氧化石墨烯表面，得到半导体氧化物纳米粒子和/或硫化物纳米粒子复合氧化石墨烯的分散液；

其中，半导体氧化物与硫化物的禁带宽度为3.1eV～6.2eV，粒径尺寸为0.5nm～20nm；

步骤2、将步骤1中的分散液置于紫外光下，在电磁搅拌状态下光照反应0.5～48小时；

步骤3、首先，在步骤2反应后得到的分散液中加入过量的无机酸，电磁搅拌以溶解半导体氧化物纳米粒子和/或硫化物纳米粒子；

然后，过滤、用过量去离子水和乙醇洗涤滤渣、取出滤渣加入到去离子水中，用氨水调节溶液PH至10～12、将溶液超声处理使氧化石墨烯重新分散到水中，得到复合孔结构氧化石墨烯分散液；或者，过滤、用过量去离子水和乙醇洗涤滤渣、取出滤渣后加入到有机溶剂中，将溶液超声处理使氧化石墨烯重新分散到有机溶剂中，得到复合孔结构氧化石墨烯分散液；

步骤4：采用水热还原法或化学还原法还原步骤3得到的复合孔结构氧化石墨烯分散液；

步骤5：采用冷冻干燥法或过滤法处理步骤4得到的复合孔结构石墨烯分散液，得到复合孔结构石墨烯固体。

4.根据权利3要求所述的具有复合孔结构的石墨烯的制备方法，其特征是：所述的半导体氧化物与硫化物包括ZnO、SnO、TiO₂、SiTiO₃、ZnS中的一种或多种的混合。

5.根据权利3要求所述的具有复合孔结构的石墨烯的制备方法，其特征是：所述的步骤1中，半导体氧化物和/或硫化物与氧化石墨烯的质量比为1:200～1:2。

6.根据权利3要求所述的具有复合孔结构的石墨烯的制备方法，其特征是：所述的步骤1中，半导体氧化物或硫化物纳米粒子与氧化石墨烯的分散液中溶剂为水、乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N，-二甲基甲酰胺中的一种或几种的组合。

7.根据权利3要求所述的具有复合孔结构的石墨烯的制备方法，其特征是：所述的步骤2中，紫外灯功率为1～500W。

8.根据权利3要求所述的具有复合孔结构的石墨烯的制备方法，其特征是：所述的步骤3中，无机酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一种或多种的混合。

9.根据权利3要求所述的具有复合孔结构的石墨烯的制备方法，其特征是：所述的步骤3中，有机溶剂为乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N，-二甲基甲酰胺中的一种或几种的混合。

10.一种超级电容器，其特征是：电极材料为权利要求1或2中所述的具有复合孔结构的石墨烯。