[发明专利]一种硅藻土为载体的氧化锌-石墨烯复合电极材料制备方法

说明书

本发明涉及硅藻土技术领域，且公开了一种硅藻土为载体的氧化锌‑石墨烯复合电极材料，硅藻土采用机械球磨后再发生镁热反应生成的硅藻土复合单质硅，硅藻土和纳米花状氧化锌均具有很高的比表面积，有效的避免了氧化锌和石墨烯的团聚，提供了更多的赝电容活性位点，同时也容易发生团聚，以硅藻土为基体，均匀生长在其表面，有效的避免了团聚的发生，石墨烯具有优良的导电性能，能够有效的加速电子之间的传输，材料复合之后，大大增加了电解液和电极材料的浸润面积和离子传输效果，在很大程度上提高了石墨烯和氧化锌的储能性能以及电化学稳定性，复合材料制成的电极材料整体上具有很好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及硅藻土技术领域，具体为一种硅藻土为载体的氧化锌-石墨烯复合电极材料制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展，能源和环境问题成为日益受到人们关注的两大挑战，各种能源日益短缺，生态环境遭到越来越严重的破坏，如何解决这两大难题成为当今社会的发展核心，很多新的能源体系不同于传统的化石能源，它具有环保、高效、可再生等一系列优点，因此人类发展也更加依赖新能源，常见的有风能、太阳能、潮汐能等，但这些能源存在一定的不稳定性和不持续性，科技的快速发展，使得将这些能源储存起来并加以持续利用变得很有市场，超级电容器作为一个高性能的存储器，具有传统电容器和二次电池的特性，具有存储量高、功率大、寿命长等一系列优点，是一种能够广泛使用且具有很大研究价值的储能设备。

超级电容器的电极材料一般采用碳材料和金属复合材料，但是有些碳材料成本较高，硅藻土是一种由藻类和其它的微生物遗骸组成的白色矿物粉末，在自然界中的含量很丰富，是一种廉价易得的材料，具有质量轻、孔隙度大、比表面积大的特性，同时具有良好的吸附性、熔点很高、热稳定性优良，是一种耐化学腐蚀性很好的材料，其独特的壳体结构使得硅藻土被广泛使用在很多的工业领域，但是其作为单一产品而制备的功能材料具有一定的不足，电阻率高，同时能量不易存储，作为超级电容器电极的载体，对其进行相应的改性，作为一种半导体导电材料，氧化锌具有优良的电化学性能，同时具有毒性低、价格便宜、存储量大等一系列优点，石墨烯作为一种具有优良导电性能、力学性能以及化学稳定性的材料，是一种极具研究价值的材料，适量的加入金属氧化物氧化锌和石墨烯材料，能在很大程度上提高超级电容器的储能性能，提高电极材料的电化学性能。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种硅藻土为载体的氧化锌-石墨烯复合电极材料制备方法，解决了氧化锌在充放电过程中由于体积膨胀导致的结构崩塌，使得循环稳定性差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硅藻土为载体的氧化锌-石墨烯复合电极材料制备方法，所述硅藻土为载体的氧化锌-石墨烯复合电极材料制备方法如下：

(1)向坩埚中加入硅藻土，在空气氛围中，置于马弗炉中煅烧，煅烧结束后，在硫酸中浸渍，加热搅拌，抽滤，洗涤，烘干，得到纯化硅藻土；

(2)向纯化硅藻土中加入氯化钠和镁粉，置于球磨罐中球磨，球磨结束后，将产物置于管式炉中，在氩气氛围中煅烧，煅烧结束后冷却至室温，洗涤，抽滤，再加入盐酸，搅拌混合，抽滤，浸渍，洗涤，干燥，得到硅藻土复合单质硅；

(3)向去离子水和氢氧化钠、水合肼混合溶液中加入硝酸锌，搅拌混合，再加入氧化石墨烯和硅藻土复合单质硅，转移到聚四氟乙烯反应釜中，进行水热反应，水热反应结束后，冷却，洗涤，离心，干燥，得到以硅藻土为载体的纳米花状氧化锌-石墨烯复合材料；

(4)将得到的硅藻土为载体的纳米花状氧化锌-石墨烯复合材料和聚四氟乙烯无水乙醇溶剂混合均匀，搅拌成浆状，涂在集流体泡沫镍上，使用油压机压制，干燥后得到硅藻土为载体的氧化锌-石墨烯复合电极材料。

优选的，所述步骤(2)中的纯化硅藻土、氯化钠和镁粉的质量比为100∶500-550∶75-85。