專利名稱：一種聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，特別涉及聚吡咯/石墨烯 通過原位聚合形成穩(wěn)定復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
含有共軛雙鍵的導(dǎo)電高分子材料聚吡咯(PPy)，具有較高的導(dǎo)電率和比電容，廣泛 應(yīng)用于生物傳感器、超級電容器等領(lǐng)域，自從被發(fā)現(xiàn)以來一直受到人們的關(guān)注。然而基于氧 化還原反應(yīng)贗電容的導(dǎo)電聚吡咯(PPy)作為超級電容器電極材料壽命短、穩(wěn)定性和倍率特 性差，為了改善和提高聚吡咯的性能，大量研究者將目光集中在聚吡咯與其他材料的復(fù)合 上，近年來與碳納米管等碳材料的復(fù)合廣泛展開，研究結(jié)果表明與碳納米管的復(fù)合能夠大 幅度的改善超級電容器的性能，然而碳納米管有成本高、比電容低等缺點(diǎn)。石墨烯是由碳原子在二維空間上緊密堆積成六邊形晶格結(jié)構(gòu)的一種新型材料， 是組成1維碳納米管0維富勒烯和石墨的基本單元。自從Novoselov等采用機(jī)械剝離熱 解石墨獲得獨(dú)立存在的石墨烯以來，由于其優(yōu)異的機(jī)械性能和物理性能，迅速成為材料科 學(xué)研究的熱點(diǎn)，目前石墨烯的研究已經(jīng)在基礎(chǔ)研究廣泛展開，有進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的可能。 大規(guī)模制備石墨烯的方法有化學(xué)剝離法[D.Li et al.，Nat Nanotech. ,2008,3,101],, 熱剝離法[H. C. Schnieppet al.，J Phys Chem B.，2006，110，8535]，CVD 法[中國專利 200810113597]、外延生長法[中國專利200780005630]等。其中化學(xué)剝離法有產(chǎn)量高、條 件容易控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前用得最廣泛的一種方法。Kai Zhang[Kai Zhang et al, Chem. Mater. 2010，22，1392-1401]等人將石墨烯和聚苯胺復(fù)合得到了高性能的復(fù)合材料。與碳納 米管相比，石墨烯與導(dǎo)電聚合物的復(fù)合性能改善的優(yōu)勢更加明顯，因此導(dǎo)電聚合物與石墨 烯的復(fù)合是功能復(fù)合材料領(lǐng)域的又一新的方向，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服聚吡咯和石墨烯的缺點(diǎn)、提出一種制備性能優(yōu)化的聚吡咯/石 墨烯復(fù)合材料的方法。本發(fā)明以化學(xué)剝離法為基礎(chǔ)制備石墨烯，通過化學(xué)聚合法原位聚合 制備出聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料，本發(fā)明工藝條件簡單、所制備的聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料 電導(dǎo)率高、電化學(xué)性能好。本發(fā)明制備工藝步驟順序如下(1)將氧化石墨(南京先鋒納米科技公司生產(chǎn))放入水中超聲分散，形成均勻分散 的、質(zhì)量濃度為o. 25g/L lg/L的氧化石墨烯溶液。(2)在所述的氧化石墨烯溶液中滴加質(zhì)量濃度為50%的水合胼(天津市津科精細(xì) 化工廠研究所生產(chǎn))和質(zhì)量濃度為28%的氨水(北京化工廠生產(chǎn))，在油浴95°C條件下反 應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉溶于水超聲分散， 得到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(3)取步驟(2)制得的石墨烯膠體和吡咯單體(北京化工廠生產(chǎn))混合超聲，使其混合均勻。將所得的混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí)向混合溶 液中緩慢滴加FeCl3 6H20(廣東汕頭市西隴化工廠)的鹽酸(北京化工廠生產(chǎn))溶液，繼 續(xù)攪拌。反應(yīng)完畢后，將混合物過濾洗滌、烘干后得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料。(4)最后，將本發(fā)明制備的聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按比例混合 均勻，均勻壓制到集流體上制作成超級電容器等儲能系統(tǒng)的電極材料。所述的氧化石墨烯的質(zhì)量濃度為0. 25g/L lg/L，水合胼濃度為50%，水合胼與 氧化石墨烯溶液的體積比為1 200 1 100。氨水濃度為28%，氨水的用量為使反應(yīng)溶 液PH值調(diào)整至8.0 11.0。吡咯與氧化石墨的質(zhì)量比為1 100 100 l。FeCl3*6H20 與氧化石墨的質(zhì)量比為3 1 300 1。鹽酸濃度為0. lmol/L，鹽酸與石墨烯膠體的體 積比為1 5 3 1。所述的步驟(1)中超聲時(shí)間為20 120min。步驟⑵中超聲時(shí)間為10 60min ； 步驟(3)中超聲時(shí)間為10 60min。所述的步驟(3)中冰浴條件下繼續(xù)攪拌的時(shí)間為6 24h。所述的步驟⑷中電極材料的比例為聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料乙炔黑粘結(jié)劑 為 7. 5 2 0. 5 6. 5 2 1. 5。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例2的聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料透射電鏡圖片；圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料在0. 5A/g的條件下充放電曲 線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)還原氧化石墨烯取0. 05g氧化石墨溶于50mL水中超聲120分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為lg/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加0. 25mL水合胼，然后向混合溶 液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至8. 0，在油浴95°C條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物 用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水超聲分散10分鐘得到穩(wěn)定分 散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和5g吡咯 單體混合超聲60分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí)將 15gFeCl3 *6H20溶解入150mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完畢后 繼續(xù)冰浴攪拌24小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥24 小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按7. 5 2 0.5的比例混 合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0.5A/g的條件下為151F/g。實(shí)施例2(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于60mL水中，超聲110分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 83g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加0. 32mL水合胼，然后向混合溶液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至8. 5，在油浴(95°C )條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢 后將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水超聲分散10分鐘得 到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 45g吡 咯單體混合超聲55分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí)將 10gFeCl3 *6H20溶解入100mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完畢后 繼續(xù)冰浴攪拌24小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥24 小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按7. 4 2 0.6的比例混 合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0. 5A/g的條件下為307F/g。圖1所示為聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料透射電鏡圖片；圖2所示為聚吡咯/石墨烯 復(fù)合材料在0. 5A/g的條件下充放電曲線。實(shí)施例3(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于70mL水中，超聲100分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 71g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加0. 36mL水合胼，然后向混 合溶液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至8. 8，在油浴(95°C)條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢 后將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水中超聲15分鐘分散 得到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 2g吡 咯單體混合超聲45分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí)將 9gFeCl3 6H20溶解入90mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完畢后 繼續(xù)冰浴攪拌24小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥24 小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按7. 3 2 0.7的比例混 合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0. 5A/g的條件下為382F/g。實(shí)施例4(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于80mL水中，超聲90分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 63g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加0. 42mL水合胼，然后向混 合溶液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至9.0，在油浴(95°C)條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢 后將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水中超聲20分鐘分散 得到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 1167g 吡咯單體混合超聲40分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí) 將8gFeCl3 6H20溶解入80mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完畢 后繼續(xù)冰浴攪拌24小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥 24小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按7. 2 2 0.8的比例混合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0. 5A/g的條件下為487F/g。實(shí)施例5(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于90mL水中，超聲80分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 56g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加0. 5mL水合胼，然后向混合 溶液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至9. 5，在油浴(95°C)條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢后 將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水中超聲30分鐘分散得 到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 075g 吡咯單體混合超聲35分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí) 將7gFeCl3 6H20溶解入70mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完畢 后繼續(xù)冰浴攪拌12小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥 24小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按7.1 2 0.9的比例混 合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0. 5A/g的條件下為285F/g。實(shí)施例6(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于100mL水中，超聲70分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 5g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加0. 6mL水合胼，然后向混合 溶液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至9. 8，在油浴(95°C)條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢后 將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水中超聲40分鐘分散得 到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 05g吡 咯單體混合超聲30分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí)將 6gFeCl3 6H20溶解入60mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完畢后 繼續(xù)冰浴攪拌12小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥24 小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按7 2 1的比例混合均 勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安等電 化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0. 5A/g的條件下為243F/g。實(shí)施例7(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于120mL水中，超聲60分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 42g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加0. 8mL水合胼，然后向混合 溶液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至10.0，在油浴(95°C)條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢后 將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水中超聲45分鐘分散得 到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 0333g 吡咯單體混合超聲25分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí) 將5gFeCl3 6H20溶解入50mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完畢后繼續(xù)冰浴攪拌12小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥 24小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按6. 9 2 1. 1的比例混 合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0. 5A/g的條件下為222F/g。實(shí)施例8(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于130mL水中，超聲50分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 38g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加0. 9mL水合胼，然后向混合 溶液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至10. 2，在油浴(95°C )條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢后 將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水中超聲50分鐘分散得 到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 0214g 吡咯單體混合超聲20分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí) 將4gFeCl3 6H20溶解入40mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完畢 后繼續(xù)冰浴攪拌6小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥24 小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按6. 8 2 1.2的比例混 合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0. 5A/g的條件下為203F/g。實(shí)施例9(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于150mL水中，超聲40分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 33g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加1. 02mL水合胼，然后向混 合溶液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至10. 4，在油浴(95°C)條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢 后將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水中超聲55分鐘分散 得到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 0125g 吡咯單體混合超聲15分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí) 將3gFeCl3 6H20溶解入30mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完畢 后繼續(xù)冰浴攪拌6小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥24 小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按6. 7 2 1.3的比例混 合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0. 5A/g的條件下為243F/g。實(shí)施例10(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于170mL水中，超聲35分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 29g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加1. 4mL水合胼，然后向混合 溶液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至10. 6，在油浴(95°C)條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢后 將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水中超聲60分鐘分散得 到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。
(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 0056g 吡咯單體混合超聲12分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí) 將1. 5gFeCl3 6H20溶解入20mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完 畢后繼續(xù)冰浴攪拌6小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥 24小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按6. 6 2 1.4的比例混 合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0.5A/g的條件下為192F/g。實(shí)施例11(1)還原氧化石墨烯取0.05g氧化石墨溶于200mL水中，超聲30分鐘，配置成質(zhì) 量濃度為0. 25g/L的氧化石墨烯溶液，向氧化石墨烯溶液中滴加2mL水合胼，然后向混合溶 液中緩慢滴加氨水將PH值調(diào)整至11.0，在油浴(95°C)條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢后將 產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉放入50mL去離子水中超聲60分鐘分散得到 穩(wěn)定分散的石墨烯膠體。(2)制備聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料取步驟(1)制得的全部石墨烯膠體和0. 0005g 吡咯單體混合超聲10分鐘，將混合溶液倒入圓底燒瓶中置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí) 將0. 15gFeCl3 -6H20溶解入10mL0. lmol/L的鹽酸混合溶液慢慢向圓底燒瓶中滴加，滴加完 畢后繼續(xù)冰浴攪拌6小時(shí)得到黑色沉淀物，將沉淀物用去離子水過濾洗滌3次后60°C干燥 24小時(shí)得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。(3)將所得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑按6. 5 2 1.5的比例混 合均勻，均勻壓制到集流體上制作成電極，然后在電化學(xué)工作站上進(jìn)行計(jì)時(shí)電位、循環(huán)伏安 等電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，超級電容器的單電極比電容在0.5A/g的條件下為168F/g。
權(quán)利要求
一種聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述制備方法的工藝步驟順序如下(1)將氧化石墨放入水中超聲分散，形成均勻分散的、質(zhì)量濃度為0.25g/L～1g/L的氧化石墨烯溶液；(2)在所述的氧化石墨烯溶液中滴加質(zhì)量濃度為50％的水合肼和質(zhì)量濃度為28％的氨水，再將所述的氧化石墨烯溶液在油浴95℃條件下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物用水洗滌得到石墨烯濕粉，將石墨烯濕粉溶于水超聲分散，得到穩(wěn)定分散的石墨烯膠體；(3)取步驟(2)制得的石墨烯膠體和吡咯單體混合超聲，使其混合均勻；將所得混合溶液置于冰浴條件下攪拌10分鐘，同時(shí)向混合溶液中緩慢滴加FeCl3·6H2O的鹽酸溶液，繼續(xù)攪拌；反應(yīng)完畢后，將混合物過濾洗滌、烘干后得到聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料；(4)最后，將步驟(3)制備的聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料，與乙炔黑、粘結(jié)劑按比例混合均勻，均勻壓制到集流體上制作成超級電容器等儲能系統(tǒng)的電極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的 水合胼與氧化石墨烯溶液的體積比為1 200 1 100 ；氨水的用量為使氧化石墨烯溶 液PH值調(diào)整至8. 0 11. 0 ；吡咯與氧化石墨的質(zhì)量比為1 100 100 1 ；FeCl3 · 6Η20 與氧化石墨的質(zhì)量比為為3 1 300 1 ；鹽酸濃度為0. lmol/L，鹽酸與石墨烯膠體的體 積比為1 5 3 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述制備 方法的步驟(1)中的超聲時(shí)間為30 120min ；步驟⑵中的超聲時(shí)間為10 60min ；步驟 (3)中的超聲時(shí)間為10 60min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟 (3)中的冰浴條件下繼續(xù)攪拌的時(shí)間為6 24h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟 ⑷中所述的聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料、乙炔黑、粘結(jié)劑混合的比例為7. 5 2 0.5 6. 5 · 2 · 1. 5 ο
6.一種聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料的用途，其特征在于將聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料作為 超級電容器等儲能系統(tǒng)的電極材料。
全文摘要
一種聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，將氧化石墨通過水合肼還原后的產(chǎn)物用去離子水洗滌得到均勻分散的石墨烯膠體，用該石墨烯膠體與吡咯單體按一定的比例混合后超聲分散，然后置于冰浴條件攪拌，再將FeCl3的鹽酸溶液緩慢滴加入反應(yīng)物中，滴加完畢之后讓反應(yīng)物在冰浴條件下反應(yīng)，反應(yīng)完畢后洗滌干燥即得聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料粉體。本發(fā)明工藝條件簡單，成本低廉，制備的復(fù)合材料中聚吡咯被石墨烯均勻包裹，作為超級電容器電導(dǎo)率高、電化學(xué)性能好。
文檔編號H01B1/04GK101882480SQ20101020977
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者余鵬, 張大成, 張熊, 陳堯, 馬衍偉 申請人:中國科學(xué)院電工研究所