[發明專利]氮硫共摻雜氧化石墨烯接枝聚噻吩-co-吡咯/Co3

有效

• 申請號: 202110969335.4
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113628892B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 趙瑨云;胡家朋;林皓;梁松;張玉斌;林志毅
• 申請（專利權）人: 武夷學院;武夷山碧空環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: H01G11/34
• 分類號: H01G11/34;H01G11/86;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/36;H01G11/46;H01G11/48
• 代理公司: 上?？坡蓪＠硎聞账?特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 金碎平

本發明提供了一種氮硫共摻雜氧化石墨烯接枝聚噻吩?co?吡咯/Co₃O₄電極的制備，其包括如下步驟：一、氮硫共摻雜氧化石墨烯的制備；二、氮硫共摻雜氧化石墨烯接枝聚噻吩?co?吡咯制備；三、氮硫共摻雜氧化石墨烯接枝聚噻吩?co?吡咯/Co₃O₄制備；四、氮硫共摻雜氧化石墨烯接枝聚噻吩?co?吡咯/Co₃O₄電極的制備。該制備方法工藝穩定、易于操作、質量可靠、成本低廉，質量輕，無污染等特點，具有很好的商業化前景。

技術領域

本發明涉及一種氮硫共摻雜氧化石墨烯接枝聚噻吩-co-吡咯/Co₃O₄電極材料的制備方法，屬于復合材料和電化學材料領域。

背景技術

超級電容器具有充放電速率快、能量密度和功率密度高、循環使用壽命長等特點，在通訊、電子、能源和交通等領域具有廣泛的應用前景。超級電容器性能的優異主要取決于電極材料的選擇。電極材料的活性、尺寸大小和導電性決定了超級電容器的性能。目前電極材料主要選用碳材料、導電聚合物和過渡金屬化合物。碳材料導電性好、化學穩定性好，然而比電容低；導電聚合物比電容高，但是循環穩定性差；過渡金屬化合物比電容高、化學穩定性好，但是導電性差，價格昂貴。因此如何將以上三種材料復合制備導電性好、比電容高、化學穩定性好、循環使用壽命長的電極材料，成為研究的熱點。

石墨烯(Graphene)是一種以sp²雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。

為了提高石墨烯材料的比電容，研究者們常常將石墨烯與導電聚合物或過渡金屬硫化物或氧化物復合。例如，汪等人首先利用水合肼還原十八胺接枝氧化石墨烯，得到功能化石墨烯，接著將功能化石墨烯與聚苯胺共混，得到石墨烯/聚苯胺納米復合材料。與純的聚苯胺相比，在電流密度為1A/g條件下，石墨烯/聚苯胺納米復合材料的比電容從 426F/g增加至787F/g(汪麗麗,等.功能化石墨烯/聚苯胺復合電極材料的制備和電化學性能,物理化學學報,2014,30,1659)。Liu等人采用草酸對氧化石墨烯功能化，得到羧基化氧化石墨烯，然后再與苯胺原位化學聚合，制得的電極復合材料比電容可達525 F/g(Liu Y,et al.,Carboxyl-functionalized graphene oxide–polyaniline composite as a promisingsupercapacitor material,J.Mater.Chem.2012,22,13619)。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種氮硫共摻雜氧化石墨烯接枝聚噻吩-co-吡咯/Co₃O₄電極材料的制備方法，以解決現有技術中所存在的上述問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種氮硫共摻雜氧化石墨烯接枝聚噻吩-co-吡咯/Co₃O₄電極材料的制備方法，其包括如下步驟：

制備氮硫共摻雜氧化石墨烯；

將所述氮硫共摻雜氧化石墨烯浸泡在硫酸和硝酸的混合溶液中活化后，經過洗滌和干燥，轉入二甲亞砜中，將羧基轉變為酰氯，得到酰氯改性氮硫共摻雜氧化石墨烯；

利用所述酰氯改性氮硫共摻雜氧化石墨烯制備得到對苯二胺改性氮硫共摻雜氧化石墨烯；

將所述苯二胺改性氮硫共摻雜氧化石墨烯、十二烷基苯磺酸鈉加入到去離子水中，混均勻后注入吡咯單體和噻吩單體，然后加入FeC1₃，繼續攪拌反應，得到氮硫共摻雜氧化石墨烯接枝聚噻吩-co-吡咯；