[发明专利]一种石墨烯/介孔碳球/阵列聚苯胺材料的制备

说明书

本发明涉及一种石墨烯/介孔碳球/阵列聚苯胺材料的制备方法。包括以下步骤：介孔二氧化硅的制备，介孔碳球的制备，石墨烯/介孔碳球/聚苯胺的制备。本发明的有益效果是石墨烯/介孔碳球/聚苯胺三元复合材料的制备方法新颖独特。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯/介孔碳球/阵列聚苯胺复合材料的制备方法，属于材料合成和电化学研究领域。

技术背景

以石墨烯为基质的电极材料在最近几年一直是研究的热点，石墨烯具有较高的电导率和比表面积使得石墨烯具有很好的电化学性能，石墨烯易团聚的缺点限制了其电容性能，石墨烯与导电高分子的复合防止石墨烯团聚的同时还增加了电极材料的比表面积。聚苯胺酸掺杂后具有较高的导电率，增加了充放电过程中的电子传导速率，聚苯胺产生的是法拉第电容，有利于提高整个电容器的电容，对于聚苯胺而言，石墨烯的加入起到了很好的固定作用，改善了聚苯胺在充放电过程中因为肿胀和收缩造成的易坍塌、易溶解、稳定性和充放电循环性差等缺陷。独特有序结构的聚苯胺可以提供相对较短的离子扩散路径，在超级电容器中可以显示更好的电容性能，使苯胺在介孔碳球上聚合生长形成阵列聚苯胺的同时与石墨烯复合，防止石墨烯团聚的同时有序结构的聚苯胺还可以提高电容性能。因此我们提供了一个成功的路线合成石墨烯/介孔碳球/阵列聚苯胺。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种石墨烯/介孔碳球/阵列聚苯胺复合材料的制备方法。

本发明所述一种石墨烯/介孔碳球/阵列聚苯胺复合材料的制备方法包括以下步骤：

a、制备介孔二氧化硅纳米粒子：在60℃下将22.8mL乙醇和十六烷基三甲基溴化胺粉末加入到145.2mL去离子水中并搅拌，十六烷基三甲基溴化胺完全溶解后，加入氨水并保持60℃继续搅拌30min，滴加14.6mL正硅酸乙酯，在60℃继续搅拌2h，将悬浮液冷却至室温，在4000rpm下离心10min，回收固体产物并用去离子水和乙醇反复洗涤，干燥后的产物最后在空气中煅烧6h；

b、介孔碳球的制备：将葡萄糖溶于25mL去离子水中，将步骤a中制备出的二氧化硅加入上述溶液，剧烈搅拌15min，将混合溶液转移到30mL特氟隆衬里的不锈钢高压釜中并在180℃下加热4h，高压釜在空气中自然冷却后将产物过滤并在蒸馏水和乙醇中反复洗涤，60℃下干燥后，样品在管式炉中氮气氛围中煅烧4h，冷却后分散在10％的氢氟酸溶液中24h以除去二氧化硅模版，用蒸馏水和乙醇反复洗涤产物，最后冷冻干燥；

c、石墨烯/介孔碳球/阵列聚苯胺复合材料的制备：将氧化石墨烯和b中制备出的介孔碳球加入到含有2.28g苯胺和盐酸的20mL 20％的乙醇中，剧烈搅拌1h，将20mL 20％的乙醇快速加入到上述溶液中，将0.644g过硫酸铵溶于1mL去离子水中并逐滴加入上述溶液中，在0℃下搅拌10h后加入锌粉，超声处理15min，加入5mL盐酸溶解过量锌粉，用过量水和乙醇冲洗后冷冻干燥。

进一步,步骤a中十六烷基三甲基溴化胺的量为3～6g，氨水为1～3mL，煅烧温度为400～600℃。

进一步，所述步骤b中葡萄糖的量为2～3g，二氧化硅的量为0.5～1.5g，管式炉中煅烧温度为700～900℃。

进一步,所述步骤c中氧化石墨烯的量为3～6mg,介孔碳球为0.5～1.5g，盐酸为2～4mL,锌粉为300～600mg。

本发明的有益效果是：石墨烯/介孔碳球/阵列聚苯胺复合材料的制备方法新颖独特。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例一：

石墨烯/介孔碳球/阵列聚苯胺材料的制备方法，包括以下步骤：