[發(fā)明專利]一種石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201711240193.8 | 申請(qǐng)日： | 2017-11-30 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108022760B | 公開（公告）日： | 2019-05-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 麻季冬;朱君秋;連志翔;張棟興;吳杭健;張厚安 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 廈門理工學(xué)院 |
| 主分類號(hào)： | H01G11/24 | 分類號(hào)： | H01G11/24;H01G11/36;H01G11/46;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 廈門智慧呈睿知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35222 | 代理人： | 郭福利;魏思凡 |
| 地址： | 361024 福*** | 國(guó)省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 石墨 摻雜 金屬 氧化物 電極 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供一種石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料及其制備方法，涉及電化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。這種石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料，先通過電解方法制備得到石墨烯，然后將石墨烯與Ru、Sn和Co的混合鹽溶液混合，干燥后在220℃～300℃條件下煅燒，得到石墨烯/金屬氧化物復(fù)合電極材料。該石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料通過引入金屬氧化物和石墨烯進(jìn)行復(fù)合，使得金屬納米粒子嵌入相鄰的石墨烯片層間，雙電層電極材料和贗電容電極材料的合理復(fù)合，導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性良好，具有理想的比電容。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電化學(xué)材料領(lǐng)域，且特別涉及一種石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料及其制備方法。
背景技術(shù)
超級(jí)電容器具有高的功率密度、充電時(shí)間短、綠色環(huán)保和長(zhǎng)循環(huán)壽命，在電動(dòng)汽車，航空航天設(shè)備以及消費(fèi)電子等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。超級(jí)電容器的性能主要取決于電極材料的選擇。金屬氧化物基于自身的氧化還原反應(yīng)可獲得很高的贗電容，其中，氧化釕具有較好的穩(wěn)定性和可觀的贗電容特性，被公認(rèn)為最優(yōu)秀的電極材料，但釕價(jià)格昂貴，限制其商業(yè)化的應(yīng)用。降低含釕電極的原料成本和制作成本是實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化的關(guān)鍵。通過添加第2組元可提高氧化釕的分散性，增大電極的結(jié)構(gòu)缺陷，可有效提高電極的活性。第2組元如TiO2、SnO2、MnO2、Co3O4，SiO2等。
石墨烯是一種二維結(jié)構(gòu)的碳材料，其具有理想的單原子層厚度，理論比表面積高達(dá)2630m2·g-1，且導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性良好，被認(rèn)為是理想的雙電層電容器電極材料。但范德華力的存在使石墨烯易團(tuán)聚，從而降低了石墨烯的比表面積和比容量。
發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，引入金屬氧化物與石墨烯進(jìn)行復(fù)合可以使納米粒子嵌入相鄰的石墨烯片層間，有效阻止石墨烯片重新堆疊，使高的電荷容量得以保持從而彌補(bǔ)石墨烯作為超級(jí)電容器電極材料的不足。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯摻雜的復(fù)合金屬氧化物電極材料，此電極材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電性能優(yōu)異。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明提出一種石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料的制備方法，包括以下步驟：
S1，獲取一對(duì)石墨電極和電解液，將成對(duì)所述石墨電極插入所述電解液中，通電電解，獲取電解得到的石墨烯；
S2，將Ru鹽、Sn鹽和Co鹽溶解于溶劑中，得到混合金屬鹽溶液，其中，所述混合金屬鹽溶液中，Ru:Sn:Co的原子比為4:1～4:2～4；
S3，在所述混合金屬鹽溶液中，加入所述石墨烯，混合后，干燥得到石墨烯-金屬鹽前驅(qū)體；
S4，將所述石墨烯-金屬鹽前驅(qū)體在220℃～300℃條件下煅燒，得到石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料。
本發(fā)明提出一種石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料，根據(jù)上述的制備方法制得。
本發(fā)明實(shí)施例的石墨烯摻雜金屬氧化物電極材料及其制備方法的有益效果是：
將雙電層電極材料石墨烯和贗電容電極材料金屬氧化物復(fù)合，顯著提高電極材料的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí)，引入金屬氧化物與石墨烯進(jìn)行復(fù)合可以使納米粒子嵌入相鄰的石墨烯片層間，有效阻止石墨烯片重新堆疊，使高的電荷容量得以保持，從而彌補(bǔ)石墨烯作為超級(jí)電容器電極材料的不足。
金屬氧化物通過Sn、Co和Ru的混合，得到三元復(fù)合金屬氧化物，電極材料的組織結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能發(fā)明明顯改變。改善了氧化釕的分散性，形成高密度的結(jié)構(gòu)缺陷，有效提高了電極的活性點(diǎn)密度和電化學(xué)粗糙度，進(jìn)一步提高電極材料的比電容。
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