[發明專利]一種制備二氧化錳/碳材料/導電聚合物復合材料的方法

有效

• 申請號: 201210530059.2
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN102977602A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 王庚超;王光祥;湯千秋;李星瑋
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08G73/02;C08K9/02;C08K3/04;C08K3/22;H01G11/30
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 薛美英

技術領域

本發明涉及一種制備二氧化錳/碳材料/導電聚合物復合材料的方法，具體地說，涉及一種用作超級電容器電極材料的石墨烯/二氧化錳/聚苯胺復合材料的制備方法。

背景技術

二氧化錳由于具有價格低廉、環境友好、資源豐富和高的理論比電容（1370F?g^-1）的特點，成為一種有廣闊應用前景的超級電容器電極材料。但是，二氧化錳存在著結構緊密和導電性差的缺陷，導致其比電容偏低且電化學循環性不理想，限制了二氧化錳的實際應用。目前主要從兩方面來解決這些問題：一是通過制備納米結構的二氧化錳，以增加其比表面積，提高其利用率，從而達到改善二氧化錳比電容的目的。但是納米二氧化錳在電化學循環過程中很容易發生團聚，使循環性能變差。二是將二氧化錳與碳材料和/或導電聚合物等導電材料復合，即改善了二氧化錳的電導率，又克服了二氧化錳緊密堆積的問題，同時導電基體的骨架限域作用也能提高其循環性能。

中國專利文獻CN?102354611A公開了一種石墨烯/二氧化錳復合材料的制備方法，其主要是采用石墨烯還原高錳酸鉀的方法來制備二氧化錳/石墨烯復合材料；Yong-Gang?Wang等人報道了一種采用界面聚合方法制備二氧化錳/聚苯胺復合材料的方法（Adv.Mater.2008,20,2166-2170）；及中國專利文獻CN?101696323A揭示了一種用高錳酸鹽氧化苯胺制備聚苯胺/二氧化錳復合材料的方法。

發明內容

縱觀現有制備二氧化錳與碳材料和/或導電聚合物等導電材料的復合材料的方法，其有的共同點是：所制得的復合材料經簡單干燥后便直接使用。但本發明的發明人經實驗發現：無論是采用普通的氧化還原法，還是采用界面氧化聚合方法制得的二氧化錳與碳材料和/或導電聚合物等導電材料的復合材料經簡單干燥后便直接使用，其電性能將受影響。

換而言之，對無論是采用普通的氧化還原法，還是采用界面氧化聚合方法制得的二氧化錳與碳材料和/或導電聚合物等導電材料的復合材料進行適當地后處理，將會改善其電性能。據此，本發明提供如下技術方案：

一種制備二氧化錳/碳材料/導電聚合物復合材料的方法，包括如下步驟：

（1）由高錳酸鉀水溶液和碳材料膠體溶液組成的水相，與由導電聚合物的單體分散在有機溶劑中形成的有機相進行兩相界面氧化聚合得到二氧化錳/碳材料/導電聚合物的復合物的步驟；及

（2）在有惰性氣體存在條件下，將由步驟（1）所得的二氧化錳/碳材料/導電聚合物的復合物經煅燒制得目標物（二氧化錳/碳材料/導電聚合物復合材料）的步驟。

本發明突出的優點在于，采用煅燒方式對二氧化錳、碳材料和/或導電聚合物等導電材料的復合材料進行后處理，如此，不僅可還原碳材料，而且可以將二氧化錳中的水合物除去形成穩定的晶型結構，從而改善所述復合材料的倍率特性和循環性能。

附圖說明

圖1為由實施例1所制備的復合材料煅燒前的HRTEM圖。

圖2為由（a）比較例1和（b）實施例1所制備的復合材料的XRD圖。

圖3為（a）比較例1和（b）實施例1在1A?g^-1的電流密度下的充放電曲線；

其中，橫坐標為時間，縱坐標為電壓。

圖4為（a）比較例1和（b）實施例1的比電容與電流密度的關系曲線；

其中，橫坐標為電流密度，縱坐標為比電容。

圖5為（a）比較例1和（b）實施例1在1A?g^-1的電流密度下的充放電循環圖；

其中，橫坐標為循環次數，縱坐標為比電容保持率。

具體實施方式

在本發明一個優選的技術方案中，所用的碳材料為石墨烯，所用的導電聚合物為聚苯胺。

在本發明另一個優選的技術方案中，本發明提供一種制備二氧化錳/石墨烯/聚苯胺復合材料的方法，包括如下步驟：

（1）由高錳酸鉀水溶液和氧化石墨烯膠體溶液組成的水相，與由苯胺單體分散在有機溶劑中形成的有機相進行兩相界面氧化聚合得到二氧化錳/氧化石墨烯/聚苯胺的復合物的步驟；及

（2）在有惰性氣體存在條件下，將由步驟（1）所得的二氧化錳/氧化石墨烯/聚苯胺的復合物于250℃～500℃煅燒制得目標物（二氧化錳/石墨烯/聚苯胺復合材料）的步驟。

其中，所述的氧化石墨烯膠體溶液由主要步驟如下的制備方法制得：