[发明专利]氮掺杂石墨烯/铁酸镍/聚苯胺纳米复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种氮掺杂石墨烯/铁酸镍/聚苯胺纳米复合材料及其制备方法。将氧化石墨于去离子水中超声分散，随后将硝酸镍和硝酸铁加入到上述溶液中，搅拌溶解；将尿素加入到上述混合溶液中，搅拌溶解，于油浴条件下反应一段时间，产物经离心洗涤，获得氮掺杂石墨烯/铁酸镍纳米复合材料，然后以此二元复合材料为基体，于冰浴条件下，在其表面原位聚合聚苯胺，获得氮掺杂石墨烯/铁酸镍/聚苯胺纳米复合材料。三者的复合很大程度提高了复合材料的电化学性能（比电容高达1290F/g，循环5000圈后，其衰减约7%左右），当能量密度为134.9 WhKg‑1，对应的功率密度高达6337.5 WKg‑1，说明其能应用于高功率要求的储能器件中。

主权项

一种氮掺杂石墨烯/铁酸镍/聚苯胺纳米复合材料，其特征在于所述复合材料由基体材料氮掺杂石墨烯、铁酸镍及聚苯胺组成，其中，氮掺杂石墨烯与铁酸镍与聚苯胺的质量比为1:1:1～1:10:22，所述的基体材料氮掺杂石墨烯中氮元素的含量为1～2％，所述复合材料由以下步骤制备：第一步：将氧化石墨在水中进行超声分散，得到分散均匀的氧化石墨烯溶液；第二步：将硝酸铁和硝酸镍加入到上述分散均匀的溶液中，并搅拌致其完全溶解；第三步：将尿素加入到第二步所得到混合体系中，再次搅拌，使其分散均匀，其中，尿素与氧化石墨的质量比为100:1～200:1；第四步：将上述混合均匀的混合溶液转移至三口烧瓶中，在100～200℃下进行油浴反应；第五步：将所得到的产物进行离心分离，并多次洗涤，获得氮掺杂石墨烯/铁酸镍纳米复合材料，并将氮掺杂石墨烯/铁酸镍纳米复合材料的重新分散在去离子水中；第六步：于冰浴条件下，将苯胺单体加入到上述分散好的溶液中，并持续搅拌苯胺单体与氮掺杂石墨烯/铁酸镍充分混合；第七步：将掺杂酸和引发剂加入到上述混匀的混合液中，于冰浴条件下反应一段时间；第八步：将所得到的产物离心分离，洗涤，干燥后得到氮掺杂石墨烯/铁酸镍/聚苯胺纳米复合材料。