[发明专利]一种镍锌铁氧体/石墨烯复合材料的制备方法

说明书

本发明为一种镍锌铁氧体/石墨烯复合材料的制备方法。该方法采用一步水热法将混合后的镍锌铁氧体加入到溶于去离子水的氧化石墨溶液中，通过超声搅拌，调节pH值，反应釜中加高温高压的方式，得到糊状沉淀，干燥后即为所需复合材料。本发明是一种工艺简单、性能优异的铁氧体/石墨烯复合材料的制备方法。

技术领域

本发明属于复合纳米材料领域，涉及一种石墨烯复合材料，特别涉及一种镍锌铁氧体修饰的石墨烯复合材料的制备方法。

背景技术

随着电容器的发展，对电极材料的要求也越来越高，碳材料虽然比表面积大，具有很好的导电性能、电化学稳定性和循环特性，但比电容低；金属氧化物中的贵金属由于价格昂贵，使其应用受到限制；聚合物的品种少，直接用导电聚合物作为电极材料内阻较大，充放电过程会使体积变大，减短使用寿命。单一材料已经很难满足实际应用的需求。而由不同特性的材料组成的复合材料，可发挥各自的优势，往往比使用单一材料制成的电极材料具有更多的优点。因此，复合电极材料的研究也成为超级电容器领域的一个重要研究方向。

Pang等人通过一步法用H₃PO₄化学活化的玉米淀粉合成的多孔碳用于超级电容器电极材料，比表面积和孔体积分别为1167m²g^-1和1.80cm³g^-1。在0.625Ag^-1的电流密度下，测得多孔碳的比电容为162F g^-1，比商业碳的比电容(100F g^-1)还要高62F g^-1，经过5000次循环后仍保持93％的比电容，表明多孔碳可以作为超级电容器的电极材料。Dong等人通过静电纺丝技术合成了具有大比表面积(870-1790m²g^-1)、高孔体积(0.729-1.308cm³g^-1)、直径约700-900nm的碳纤维超级电容器电极材料，在不同的电流密度下都显示出高比电容。在电流密度为0.7Ag^-1时，比电容为303F g^-1，且具有优异的循环稳定性。Wang等人通过催化热解法合成了碳纳米管超级电容器活性电极材料，由于其独特的介孔-孔隙度，在电极/电解质界面中具有很高的集聚电荷的能力，通过电化学测试可知，碳纳米管的比电容为39F g^-1。Zheng等人合成了二维结构和独特性质的超薄石墨烯作不对称超级电容器电极，主要研究了不同结构的石墨烯电极材料电化学性能，例如石墨烯纳米带、石墨烯气凝胶、石墨烯泡沫和多孔石墨烯等。这些材料主要用于高压、高电容和大功率的超级电容器。

超级电容器作为一种新型的储能元件，具有比传统电容器更高的能量密度和功率密度，成为近年来能源领域一个新的研究热点。而电极材料是超级电容器的主要组成部分，直接影响着超级电容器的电化学性能。随着科技的发展，单一电极材料很难满足实际应用的需要，复合电极材料的研制开发已经成为超级电容器电极材料发展的必然趋势。石墨烯独特的结构、巨大的比表面积和优异的导电性能，使其非常适合和其他材料组成复合电极材料。尖晶石结构的纳米铁氧体的阳离子在四角位和八角位呈现不同的氧化态；且具有良好的电化学活性和很大的比电容；另一方面，制备方法、化学组分、烧结温度与时间等因素也会对纳米尖晶石铁氧体的电化学性能产生影响。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种由水热法制备的纳米尖晶石型铁氧体/石墨烯复合电极材料的制备方法。本发明首次采用一步水热法将混合后的镍锌铁氧体加入到溶于去离子水的氧化石墨溶液中，通过超声搅拌，调节pH值，反应釜中加高温高压的方式，得到糊状沉淀，干燥后即为所需复合材料。本发明是一种工艺简单、性能优异的铁氧体/石墨烯复合材料的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种镍锌铁氧体/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：