調(diào)節(jié)分散液pH至9.0 ;攪拌5分鐘，超聲10分鐘，在50°C水浴條件下靜置30分鐘；過濾、水洗、干燥后，即得到三維石墨烯的電極材料。電導(dǎo)率測(cè)試儀測(cè)試顯示，還原前氧化石墨烯的電導(dǎo)率為6.7xlO_6S/m，還原后電極材料的導(dǎo)電率為2.0xlO2 S/m ;可承受7.8KPa的壓強(qiáng)。
[0018]實(shí)施例2
將氧化石墨烯的水凝膠用去離子水稀釋，制備成4 mg/ml的氧化石墨烯分散液，調(diào)節(jié)分散液pH至9.5 ;再將連二亞硫酸鈉和高鐵酸鉀加入到氧化石墨烯膠體分散液中，使得連二亞硫酸鈉和高鐵酸鉀的濃度分別為0.25mg/mL和0.4 mg/mL，調(diào)節(jié)分散液pH至9.5 ;攪拌5分鐘，超聲10分鐘，在80°C水浴條件下靜置30分鐘；過濾、水洗、干燥后得到三維石墨烯的電極材料。電導(dǎo)率測(cè)試儀測(cè)試顯示，還原前氧化石墨烯的電導(dǎo)率為6.7xl0_6 S/m，還原后電極材料的導(dǎo)電率為3.4xl02 S/m ;可承受7KPa的壓強(qiáng)。
[0019]實(shí)施例3
將氧化石墨烯的水凝膠用去離子水稀釋，制備成4mg/mL的氧化石墨烯分散液，調(diào)節(jié)分散液pH至9.5 ;再將硫化鉀和高錳酸鉀加入到氧化石墨烯膠體分散液中，使得硫化鉀和高猛酸鉀的濃度分別為0.2mg/mL和0.3mg/mL,調(diào)節(jié)分散液pH至9.5，攪拌5分鐘，超聲10分鐘，在90°C水浴條件下靜置30分鐘；過濾、水洗、干燥后得到三維石墨烯的電極材料。電導(dǎo)率測(cè)試儀測(cè)試顯示，還原前氧化石墨烯的電導(dǎo)率為6.7xl0_6 S/m，還原后電極材料的導(dǎo)電率為3.2xl02S/m ;可承受1KPa的壓強(qiáng)。
[0020]圖2為本實(shí)施例所得材料的SEM圖，從(a)圖可以看出，該材料疏松多孔，且表面有多重材料復(fù)合，說明該材料符合三維石墨烯復(fù)合材料的基本特性，且材料復(fù)合較為均勻；從(b)圖可以看出，MnO2棒和三維石墨烯互相支撐，相互交叉，形成“鋼筋混凝土”結(jié)構(gòu)，使得材料的機(jī)械性能得到改善，MnOd^導(dǎo)電性能得到改善。
[0021]實(shí)施例4
將氧化石墨烯的水凝膠用去離子水稀釋，制備成5 mg/mL的氧化石墨烯分散液，調(diào)節(jié)分散液pH至10.0 ;再將焦亞硫酸鈉和四氯化鈷加入到氧化石墨烯膠體分散液中，使得焦亞硫酸鈉和四氯化鈷的濃度分別為0.15 mg/mL和0.2 mg/mL，攪拌5分鐘，超聲10分鐘，在80°C水浴條件下靜置30分鐘；過濾、水洗、干燥后得到三維石墨烯的電極材料。電導(dǎo)率測(cè)試儀測(cè)試顯示，還原前氧化石墨烯的電導(dǎo)率為6.7xl0_6 S/m，還原后電極材料的導(dǎo)電率為2.0xlO2S/m ;還原后能夠承受的壓強(qiáng)為7.9KPa。
[0022]實(shí)施例5
將氧化石墨烯的水凝膠用去離子水稀釋，制備成3mg/mL的氧化石墨烯分散液，調(diào)節(jié)分散液pH至8.5 ;再將硫化鈉和高錳酸鉀加入到氧化石墨烯膠體分散液中，使得硫化鈉和高錳酸鉀的濃度分別為0.2mg/mL和0.3mg/mL，攪拌5分鐘，超聲10分鐘，在90°C水浴條件下靜置30分鐘，過濾、水洗、干燥后得到三維石墨烯的電極材料。電導(dǎo)率測(cè)試儀測(cè)試顯示，還原前氧化石墨烯的電導(dǎo)率為6.7xl(T6 S/m，還原后電極材料的導(dǎo)電率為3.1xlO2 S/m ;還原后能夠承受的壓強(qiáng)為9.1 KPa0
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高機(jī)械強(qiáng)度三維石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1，將氧化石墨烯分散在水中，制成氧化石墨烯濃度為l~20mg/mL的分散液，調(diào)節(jié)溶液pH至8.0?14.0，得分散液A ； 步驟2，在步驟I所得分散液A中加入過渡金屬化合物，使過渡金屬化合物的濃度為0.1?10mg/mL，調(diào)節(jié)溶液pH至8.0?14.0，得分散液B ； 步驟3，在步驟2所得分散液B中加入含硫無機(jī)鹽，使含硫無機(jī)鹽的濃度為0.05?0.8mg/mL，調(diào)節(jié)溶液pH至8.0?14.0，得分散液C ； 步驟4，將步驟3所得分散液C在水浴中靜置，過濾、水洗、干燥后，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高機(jī)械強(qiáng)度三維石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于:所述過渡金屬化合物為高錳酸鉀、錳酸鉀、高鐵酸鉀、氯化鈷或其水合物、四氯化鈦、四氯化釩、重鉻酸鉀、硝酸鈧或其水合物中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高機(jī)械強(qiáng)度三維石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于:所述含硫無機(jī)鹽包括硫化鈉或其水合物、硫化鉀或其水合物、硫化鋰或其水合物、焦亞硫酸鈉或其水合物、焦亞硫酸鉀或其水合物、連二亞硫酸鈉或其水合物、連二亞硫酸鉀或其水合物、硫代硫酸鈉或其水合物、硫代硫酸鉀或其水合物、亞硫酸鈉或其水合物、亞硫酸鉀或其水合物、亞硫酸氫鈉或其水合物、亞硫酸氫鉀或其水合物、硫氫化鈉或其水合物、硫氫化鉀或其水合物中的一種或者多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高機(jī)械強(qiáng)度三維石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于:步驟4中水浴溫度為35?100 °C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高機(jī)械強(qiáng)度三維石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于:步驟4中分散液C在水浴中靜置時(shí)間為10?180min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高機(jī)械強(qiáng)度三維石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，先將氧化石墨烯分散在水中，制成氧化石墨烯濃度為1~20mg/mL的分散液，調(diào)節(jié)溶液pH至8.0～14.0，再加入過渡金屬化合物，使過渡金屬化合物的濃度為0.1~10mg/mL，調(diào)節(jié)溶液pH至8.0～14.0，然后加入含硫無機(jī)鹽，使含硫無機(jī)鹽的濃度為0.05～0.8mg/mL，調(diào)節(jié)溶液pH至8.0～14.0，最后將分散液在35～100℃水浴中靜置10～180min，過濾、水洗、干燥后，即得。該方法反應(yīng)時(shí)間短、條件溫和、低毒、低污染、且價(jià)格低廉。
【IPC分類】H01M4-62, H01M4-36
【公開號(hào)】CN104868105
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510179210
【發(fā)明人】余柯涵, 韋瑋, 陶云祥, 談曉文
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日