[发明专利]一种超级电容器用纳米线状二氧化锰/石墨烯气凝胶复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种纳米线状二氧化锰/石墨烯气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，纳米线状二氧化锰/石墨烯气凝胶复合材料，β-MnO₂纳米线均匀且垂直生长于石墨烯纳米片上，所述的纳米线为长条片状纳米线；纳米线宽度方向的尺寸为10nm，长度为2~5μm；

包括以下步骤：

（1）、β-MnO₂纳米线的制备过程

具体包括如下步骤：

①在磁力搅拌条件下，分别将一定量的十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶于去离子水中，直至全部溶解，记为溶液1；

② 用滴管分别量取一定体积的50wt%的Mn(NO₃)₂溶液和0.2mol/L 的KMnO₄溶液，分别滴入上述溶液1中，期间不断进行磁力搅拌，待全部滴加完毕后再继续搅拌30min，得到混合溶液2；

混合溶液2全部转移到水热釜中，在180℃水热处理4~6h，取出水热釜并自然冷却至室温，先用去离子水进行洗涤多次，洗去SDBS和PVP，再用无水乙醇进行洗涤，去除残余的水，再干燥得到MnOOH前驱体粉体；

④ 称量一定量的上述MnOOH前驱体粉体，均匀地分散于浓度2mol/L的NaOH溶液中记为溶液3；

⑤ 然后将溶液3转移到水热釜中，在180℃下水热处理24~48h，取出水热釜并自然冷却至室温，先用去离子水进行洗涤多次至中性，再用无水乙醇进行洗涤，去除残余的水，之后干燥，然后在300℃下煅烧2h，得到β-MnO₂纳米线；

十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、Mn(NO₃)₂、KMnO₄的质量比为（1.5-2）：（0.7-1.2）：（0.3-0.8）：（0.2-0.7）；溶液1中十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的质量百分比浓度为0.5%-5%；

MnOOH前驱体粉体与NaOH溶液的用量关系为每10mgMnOOH前驱体粉体对应10-20mlNaOH溶液；

（2）、纳米线状二氧化锰/石墨烯气凝胶复合材料的制备过程

① 首先，以石墨、硝酸钠（NaNO₃）、高锰酸钾（KMnO₄）、浓硫酸（H₂SO₄）、过氧化氢（H₂O₂）、盐酸（HCl）为原料，采用改进的Hummers法制备出氧化石墨，然后通过超声处理得到均匀的氧化石墨烯分散液；

② 将一定量步骤（1）制备的β-MnO₂纳米线分散到上述氧化石墨烯分散液中搅拌4~8h，然后将混合液超声处理1~2h；β-MnO₂纳米线与氧化石墨质量比范围为0.5：1~2：1；

③ 将超声后的混合液转移到水热釜中，在100~150℃下水热处理12h，得到纳米线状二氧化锰/石墨烯水凝胶；

④ 将上述得到的水凝胶放入冷冻干燥机中，冻干24h，得到纳米线状二氧化锰/石墨烯气凝胶复合材料。

2.权利要求1所述的方法得到的纳米线状二氧化锰/石墨烯气凝胶复合材料的应用，作为超级电容器电极。