[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

本發明提供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，以氧化石墨烯漿料和一定濃度的過氧化氫溶液混合均勻，加熱數小時得到多孔氧化石墨烯漿料；隨后將得到的多孔氧化石墨烯漿料中加入摻雜試劑，由于石墨烯表面孔結構和含氧基團的存在，使水熱反應摻雜量增加，并得到以吡咯氮和半離子C?F鍵為主的氟氮雙摻雜多孔石墨烯水凝膠；將水凝膠切成片狀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；將電極在6mol L^?1KOH溶液電解液中浸泡5h后，在三電極和雙電極體系下中測試其電化學性能，改性后大大增加了材料的導電性并增加贗電容。

技術領域

本發明涉及儲能材料技術領域，更具體地說涉及一種用于超級電容器電極的氟氮雙摻雜多孔石墨烯的制備，具體地說是一種以吡咯氮和半離子C-F鍵為主的氟氮雙摻雜多孔石墨烯的制備方法及其在超級電容器電極材料方面的應用。

背景技術

超級電容器是一種介于傳統電容器與電池之間的新型儲能器件。與普通的電容器相比，其具有更高的能量密度；與電池相比，其具有更高的功率密度以及充電時間短、循環壽命長、耐候性好等優點,被廣泛應用于電子器件后備電源、汽車啟動電源、電子設備驅動電源等領域。在實際應用中，超級電容器的性能越來越不能滿足現實需求，其性能主要取決于電極材料的選擇。在用于超級電容的電極材料中，碳材料由于具有較高的導電率、高比表面積、良好的耐腐蝕性以及穩定性等優點，被廣泛開發出各種同素異形體應用在各種超級電容器中。

目前碳電極材料主要有：活性炭、碳納米管、碳纖維以及石墨烯等，其中石墨烯的超高比表面積和高導電性提供了較好的雙電層電容，被認為是超級電容器理想的電極材料。然而，大多數本征石墨烯超級電容器顯示出較低的比容量(100-200F g^-1)，這遠遠低于其理論容量(550F g^-1)，這是由于其較低的有效比表面積和較高的化學惰性，不能夠進行氧化還原反應提供贗電容，限制了其比容量(El-Kady M F,Strong V,Dubin S,et al.Laserscribing of high-performance and flexible graphene-based electrochemicalcapacitors[J].Science,2012,335(6074):1326-1330)。