[发明专利]一种活性炭/碳纳米管/石墨烯复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及复合新材料制备技术领域，具体涉及一种活性炭/碳纳米管/石墨烯复合材料及制备方法和应用。本发明通过利用活性炭、碳纳米管、石墨烯有效复合制备三维复合材料。充分利用石墨烯、碳纳米管大比表面积以及高电导率的优点，同时引入活性炭阻隔碳纳米管、石墨烯的团聚、堆叠。这样零维的颗粒活性炭、一维碳纳米管及二维石墨烯通过真空抽滤均匀复合，能够形成柔性、自支撑、三维多孔的复合材料。该复合材料作为锂离子电容器电极材料使用时，无需添加导电剂、粘结剂，且具有自支撑、柔性的特征无需集流体。有利于提高锂离子电容器的能量密度，拓宽其应用领域。

主权项

1.一种活性炭/碳纳米管/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料是由碳纳米管与石墨烯协同作用，编织形成三维多孔网状结构，活性炭均匀镶嵌在该三维多孔网状结构中复合而成；其中，所述碳纳米管为一维碳纳米管，所述石墨烯为二维氧化还原石墨烯；所述碳纳米管:石墨烯:活性炭的质量百分比为5:45:50；具体包括以下步骤：S1.制浆：将氧化石墨烯经超声分散在去离子水中形成稳定的悬浊液Ⅰ，备用；将碳纳米管超声分散在去离子水中形成稳定的悬浊液Ⅱ，备用；S2.一次混合：将悬浊液Ⅰ和悬浊液Ⅱ按照相应比例混合，超声，形成稳定悬浮液Ⅲ；S3.二次混合：取活性炭，加入到悬浮液Ⅲ中，超声分散，形成稳定的、均匀分散的悬浊液Ⅳ；S4.真空抽滤：取悬浊液Ⅳ，真空抽滤，制备得到厚度0.20～0.30mm的薄膜；S5.热还原：将S4得到的薄膜进行干燥，在300～350℃下热还原处理8～12min，得到柔性薄膜复合材料。