[发明专利]一种超级电容器用石墨烯/CuFe2O4复合纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器电极材料领域，尤其是石墨烯复合电极材料领域。

背景技术

超级电容器，是一种介于普通静电电容器与二次电池之间的新型储能元件。由于它具有比功率高、比容量大、成本低、循环寿命长、无记忆、充放电效率高，不需要维护和保养等优点，因此在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有广阔的应用前景。世界各国都给予了高度重视，并将其作为重点开发项目和战略研究进行研发。

石墨烯是一种二维碳纳米材料，具有优良的物理特性。石墨烯能够应用与超级电容器主要是因为有以下特点: 与传统的多孔碳材料相比，石墨烯（1）具有非常高的电导率（10⁴-10⁶S/m）（2）非常大的比表面积（-2675m²/g）。但也有其缺点，应用在超级电容器上，石墨烯层间易堆积，降低了比表面积，同时也阻碍了电解液进入电极表面。

石墨烯与纳米氧化物的复合材料有一些报道，用于超级电容器的电极材料。比如，石墨烯与CuO、Fe₂O₃、V₂O₅、NiO、Co₃O₄、Mn₂O₅等形成的复合材料。但石墨烯与多元氧化物形成的复合纳米材料还较少报道。本专利提出一种石墨烯与CuFe₂O₄形成的复合纳米材料，是一种很好的超级电容器电极材料。

发明内容

本发明旨在将石墨烯与二元氧化物有机结合，形成一种新的复合纳米材料，以期获得制备优良性能超级电容器的复合电极材料。

本发明提供一种超级电容器用石墨烯/CuFe₂O₄复合纳米材料及其制备方法，所述CuFe₂O₄为纳米片结构，大小约100nm，尺寸均一，且均匀地分布在片状石墨烯上。

本发明还提供了上述一种超级电容器用石墨烯/CuFe₂O₄复合纳米材料及其制备方法，包括如下步骤：

1）将Cu(CH₃COO)₂、Fe(CH₃COO)₂按摩尔比1:2配比，溶于去离子水中，形成1.5 mol/L的混合溶液；

2）将上述混合溶液与还原氧化石墨烯（rGO）悬浮液混合，体积比为1:3-1:6，其中rGO悬浮液浓度为1.5 mol/L，形成新的混合悬浮液；

3）在上述混合悬浮液中加入2 mol/L的LiOH溶液，调节至PH为10.5，超声震荡使其均匀后，置于反应釜中，在100℃下反应21h，得到的沉淀物用去离子水和乙醇反复清洗，得到初步产物；

4）将上述初步产物在常压下进行交替、阶段退火，退火工艺为：Ar气、600℃、10min，N₂气、800℃、10min，Ar气、1000℃、10min，N₂气、1200℃、10min，退火完毕后，得到最终产物。

本发明的有益成果在于：

1）本发明制备的石墨烯/CuFe₂O₄复合纳米材料，CuFe₂O₄为纳米片结构，无其它氧化物纳米材料出现，且尺寸非常均一。

2）本发明制备的石墨烯/CuFe₂O₄复合纳米材料形貌均一，分布均匀，且与石墨烯结合牢固，适用于大批量工业化生产。

3）本发明制备的石墨烯/CuFe₂O₄复合纳米材料电化学性能优异，是一种理想的超级电容器电极材料。

附图说明

图1为实施例1）得到的石墨烯/CuFe₂O₄复合纳米材料的透射电子显微镜（TEM）图。

图2为实施例1）得到的石墨烯/CuFe₂O₄复合纳米材料作为电极时的循环稳定性曲线，测试电流密度3 A/g。

具体实施方式

为进一步说明本发明，下面结合具体的实施例和附图进行更为详细的阐述。

实施例1