[發明專利]用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 201710973462.5
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN109678139A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 馮奕鈺;曹宇;封偉;李瑀;王偉哲;楊洪宇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;H01G11/86;H01G11/36
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

1.用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠，其特征在于：按照下述步驟進行：

步驟1，將氧化石墨烯漿料與過氧化氫溶液混合均勻后，在90-210℃下反應1-15h，洗滌后得到多孔氧化石墨烯漿料，其中，氧化石墨烯漿料的濃度為0.5-6mg/ml，過氧化氫溶液的質量分數為0.1-40％，氧化石墨烯漿料與過氧化氫溶液的體積比為(5-120):1；

步驟2，向步驟1制得的多孔氧化石墨烯漿料中加入摻雜劑，攪拌均勻后，置于100-220℃下水熱反應10-26h，洗滌后，得到用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠，其中，摻雜劑的加入量為0.5-12ml。

2.根據權利要求1所述的用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠，其特征在于：在步驟1中，氧化石墨烯漿料的濃度為1-5mg/ml，過氧化氫溶液的質量分數為0.3-30％，氧化石墨烯漿料與過氧化氫溶液的體積比為(10-100):1；氧化石墨烯漿料與過氧化氫溶液混合后，在100-200℃下反應1-12h。

3.根據權利要求1所述的用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠，其特征在于：在步驟2中，摻雜劑的加入量為1-10ml，摻雜劑為任何適合的含氮或氟的一種試劑或多種混合試劑，可以為但不限于吡啶氫氟酸鹽、三乙胺三氫氟酸鹽、氟化銨、四正丁基氟化銨、氟硼酸銨、氫氟酸和尿素混合劑等中的一種或幾種。

4.根據權利要求1所述的用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠，其特征在于：在步驟2中，向多孔氧化石墨烯漿料中加入摻雜劑，攪拌均勻后，置于120-200℃下水熱反應12-24h。

5.用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠的制備方法，其特征在于：按照下述步驟進行：

步驟1，將氧化石墨烯漿料與過氧化氫溶液混合均勻后，在90-210℃下反應1-15h，洗滌后得到多孔氧化石墨烯漿料，其中，氧化石墨烯漿料的濃度為0.5-6mg/ml，過氧化氫溶液的質量分數為0.1-40％，氧化石墨烯漿料與過氧化氫溶液的體積比為(5-120):1；

步驟2，向步驟1制得的多孔氧化石墨烯漿料中加入摻雜劑，攪拌均勻后，置于100-220℃下水熱反應10-26h，洗滌后，得到用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠，其中，摻雜劑的加入量為0.5-12ml。

6.根據權利要求5所述的用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠的制備方法，其特征在于：在步驟1中，氧化石墨烯漿料的濃度為1-5mg/ml，過氧化氫溶液的質量分數為0.3-30％，氧化石墨烯漿料與過氧化氫溶液的體積比為(10-100):1；氧化石墨烯漿料與過氧化氫溶液混合后，在100-200℃下反應1-12h。

7.根據權利要求5所述的用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠的制備方法，其特征在于：在步驟2中，摻雜劑的加入量為1-10ml，摻雜劑為任何適合的含氮或氟的一種試劑或多種混合試劑，可以為但不限于吡啶氫氟酸鹽、三乙胺三氫氟酸鹽、氟化銨、四正丁基氟化銨、氟硼酸銨、氫氟酸和尿素混合劑等中的一種或幾種。

8.根據權利要求5所述的用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠的制備方法，其特征在于：在步驟2中，向多孔氧化石墨烯漿料中加入摻雜劑，攪拌均勻后，置于120-200℃下水熱反應12-24h。

9.如權利要求1至4任一所述的用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠在制備超級電容器電極上的應用，其特征在于：超級電容器電極的制備：將用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠切成厚度為1-5mm的片狀，置于5-20MPa下壓在泡沫鎳集流體上，干燥后，得到待測試的氟氮雙摻雜多孔石墨烯電極。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于：將用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠用作超級電容器的電極材料，其比容量為300-350F g^-1。