[發明專利]一種石墨烯?富勒烯復合材料及制備方法和用途

在審

• 申請號: 201611165386.7
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106847535A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 周春毅
• 申請（專利權）人: 吳中區穹窿山天仲高分子材料技術研究所
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/36;H01G11/86
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙)11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，涉及一種石墨烯-富勒烯復合材料及制備方法和用途。

背景技術

電化學電容器(Electrochemical Capacitor，EC)，又稱超大容量電容器(Ultracapacitor)和超級電容器(Supercapacitor)，是一種介于電容器和電池之間的新型儲能器件。與傳統的電容器相比，電化學電容器具有更高的比容量。與電池相比，電化學電容器具有更高的比功率，可瞬間釋放大電流，充電時間短，充電效率高，循環使用壽命長，無記憶效應和基本免維護等優點，因此在移動通訊、電動交通工具、航空航天等領域極具潛在的應用價值。

電化學電容器單元由一對電極、隔膜和電解質組成，用于制作電化學電容器電極的材料主要包括碳基材料、金屬氧化物和導電聚合物等，其中碳基材料是目前工業化最成功的超級電容器電極材料，主要包括活性炭粉、活性炭纖維、碳納米管、納米碳纖維等，碳基材料性能穩定，價格便宜，但電極內阻較大，不適合在大電流下工作。

石墨烯作為一種二維單分子層材料，具有較高的比表面積和較高的電導率，是一種理想的電化學電容器電極材料，但石墨烯片層容易團聚，致使石墨烯片層的很多表面不能用于儲能，進而影響石墨烯的儲能容量。

發明內容

針對上述情況，本發明的目的在于提供一種石墨烯-富勒烯復合材料的制備方法以及由上述方法制備的復合物。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種石墨烯-富勒烯復合材料的制備方法，其包括如下步驟：

(1)稱量以重量份數計的下列組分：石墨烯100份、富勒烯10～25份、三甲氧基氯硅烷5～10份，并將稱量后的組分于室溫混合均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料于60～90℃加熱2～4小時，得到預活化料；

(3)稱量以重量份數計的納米氧化鈣1～5份和環氧樹脂1～5份，并與步驟(2)中得到的預活化料于室溫混合均勻，然后在惰性氣體氣氛中于100～150℃活化0.5～2小時，得到石墨烯-富勒烯復合材料。

優選的，在上述制備方法中，步驟(1)中所述富勒烯具有如式I所示的結構：

其中：

R₁為C₁-C₁₀的直鏈或支鏈烷氧基、C₂-C₁₀的直鏈或支鏈烯氧基、C₂-C₁₀的直鏈或支鏈炔氧基、苯氧基或萘氧基；

R₂為氫、C₁-C₁₀的直鏈或支鏈烷氧基、C₂-C₁₀的直鏈或支鏈烯氧基、C₂-C₁₀的直鏈或支鏈炔氧基、苯氧基或萘氧基。

優選的，在上述制備方法中，步驟(3)中所述納米氧化鈣的粒徑為100～200nm。

優選的，在上述制備方法中，步驟(3)中所述惰性氣體選在氮氣、氖氣、氬氣中的任意一種。

一種通過上述方法制備的石墨烯-富勒烯復合材料。

上述石墨烯-富勒烯復合材料在電化學電容器中作為電極材料的用途。

與現有技術相比，本發明提供的石墨烯-富勒烯復合材料中的石墨烯片層的團聚較低，使得該復合材料在作為電化學電容器中的電極材料使用時具有較高的儲能容量，并且制備方法簡單易行，適合大規模生產應用，極具市場前景。

具體實施方式

下面實施例將進一步舉例說明本發明。這些實施例僅用于說明本發明，但不以任何方式限制本發明。

實施例1：石墨烯-富勒烯復合材料的生產。

(1)稱量石墨烯100g、三(2-甲氧基)苯基環戊烷并C₆₀富勒烯10g、三甲氧基氯硅烷5g，并將稱量后的物料于室溫混合均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料于60℃加熱4小時，得到預活化料；

(3)稱量納米氧化鈣(粒徑100nm)1g和環氧樹脂1g，并與步驟(2)中得到的預活化料于室溫混合均勻，然后在氮氣氣氛中于100℃活化2小時，得到石墨烯-富勒烯復合材料。

實施例2：石墨烯-富勒烯復合材料的生產。