[發(fā)明專利]具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯、其制備方法及在超級(jí)電容器中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210448833.5
• 申請(qǐng)日: 2012-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN103011138A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明;陳友虎;田天;秦祿昌;崔平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): C01B31/04
• 分類號(hào): C01B31/04;H01G11/24
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

1.一種具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯，其特征是：所述的石墨烯片層結(jié)構(gòu)上既包含微孔，又包含大孔，所述的微孔孔徑為0.1nm～10nm，所述的大孔孔徑為50nm以上。

2.根據(jù)權(quán)利1所述的具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯，其特征是：所述的大孔孔徑為50nm～500nm。

3.根據(jù)權(quán)利1所述的具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯的制備方法，其特征是：包括如下步驟：

步驟1、將氧化石墨烯與適量的半導(dǎo)體氧化物納米粒子和/或硫化物納米粒子超聲分散在溶劑中，在電磁攪拌下50～180℃加熱1～24小時(shí)，使半導(dǎo)體氧化物納米粒子和/或硫化物納米粒子均勻分散在氧化石墨烯表面，得到半導(dǎo)體氧化物納米粒子和/或硫化物納米粒子復(fù)合氧化石墨烯的分散液；

其中，半導(dǎo)體氧化物與硫化物的禁帶寬度為3.1eV～6.2eV，粒徑尺寸為0.5nm～20nm；

步驟2、將步驟1中的分散液置于紫外光下，在電磁攪拌狀態(tài)下光照反應(yīng)0.5～48小時(shí)；

步驟3、首先，在步驟2反應(yīng)后得到的分散液中加入過量的無(wú)機(jī)酸，電磁攪拌以溶解半導(dǎo)體氧化物納米粒子和/或硫化物納米粒子；

然后，過濾、用過量去離子水和乙醇洗滌濾渣、取出濾渣加入到去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)溶液PH至10～12、將溶液超聲處理使氧化石墨烯重新分散到水中，得到復(fù)合孔結(jié)構(gòu)氧化石墨烯分散液；或者，過濾、用過量去離子水和乙醇洗滌濾渣、取出濾渣后加入到有機(jī)溶劑中，將溶液超聲處理使氧化石墨烯重新分散到有機(jī)溶劑中，得到復(fù)合孔結(jié)構(gòu)氧化石墨烯分散液；

步驟4：采用水熱還原法或化學(xué)還原法還原步驟3得到的復(fù)合孔結(jié)構(gòu)氧化石墨烯分散液；

步驟5：采用冷凍干燥法或過濾法處理步驟4得到的復(fù)合孔結(jié)構(gòu)石墨烯分散液，得到復(fù)合孔結(jié)構(gòu)石墨烯固體。

4.根據(jù)權(quán)利3要求所述的具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯的制備方法，其特征是：所述的半導(dǎo)體氧化物與硫化物包括ZnO、SnO、TiO₂、SiTiO₃、ZnS中的一種或多種的混合。

5.根據(jù)權(quán)利3要求所述的具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯的制備方法，其特征是：所述的步驟1中，半導(dǎo)體氧化物和/或硫化物與氧化石墨烯的質(zhì)量比為1:200～1:2。

6.根據(jù)權(quán)利3要求所述的具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯的制備方法，其特征是：所述的步驟1中，半導(dǎo)體氧化物或硫化物納米粒子與氧化石墨烯的分散液中溶劑為水、乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N，-二甲基甲酰胺中的一種或幾種的組合。

7.根據(jù)權(quán)利3要求所述的具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯的制備方法，其特征是：所述的步驟2中，紫外燈功率為1～500W。

8.根據(jù)權(quán)利3要求所述的具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯的制備方法，其特征是：所述的步驟3中，無(wú)機(jī)酸包括鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一種或多種的混合。

9.根據(jù)權(quán)利3要求所述的具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯的制備方法，其特征是：所述的步驟3中，有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N，-二甲基甲酰胺中的一種或幾種的混合。

10.一種超級(jí)電容器，其特征是：電極材料為權(quán)利要求1或2中所述的具有復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的石墨烯。