[发明专利]用于超级电容器的石墨烯/TiO2

说明书

本发明提供了一种用于超级电容器的石墨烯/TiO₂NPs复合电极材料的制备方法。本发明利用GO与SDS混合，通过一定的配比，一定的改性分散手段，能够有效的提高分散效果，获得高分散的表面带负电荷的改性GO。利用TiO₂NPs与氨基化改性剂经过一定的改性手段，会形成表面带正电荷的TiO₂。将这两者在溶剂中混合，通过正负电荷的静电吸引，可形成规律紧密结合。在在一定条件下进行水热反应，形成石墨烯/TiO₂NPs复合电极材料。减少了两材料的自团聚，提高复合率，从而提高其比容量。

(一)技术领域

本发明涉及用于超级电容器的石墨烯/TiO₂ NPs复合电极材料的制备方法。

(二)背景技术

石墨烯是现如今碳材料中发现的最薄、物理强度最大、高比表面积(2600m²/g)以及强导电性能的一种物化性能优异的材料，是比较好的超级电容器材料，。但在应用中，石墨烯片通常会由于范德华作用而团聚或重新堆积，从而导致表面积和电容的大大损失。

氧化钛、氧化锰、氧化钴等金属氧化物是常见的赝电容器电极材料。而TiO₂相对于其他过渡金属氧化物的优点：绿色无污染、低成本容易获得、耐酸碱性好、长期化学稳定性。但过渡金属氧化物都有着导电性差的缺点。

将这两者复合一方面可以使石墨烯团聚减小，从而增加其双电层电容量；一方面可以增加TiO₂的导电性，增加其赝电容量。然而，普通的复合方法常为非定向的复合，常导致石墨烯和纳米TiO₂各自团聚，达不到更好的比容量，增加两者之间的复合程度，是亟需解决的方法。

(三)发明内容

针对现有技术中石墨烯/TiO₂ NPs复合材料复合效果不好，各自团聚导致比容量不高，本发明旨在提供一种用于超级电容器的石墨烯/TiO₂NPs复合电极的制备方法。

本发明采用的技术方案是：

用于超级电容器的石墨烯/TiO₂ NPs复合电极材料的制备方法，所述方法包括:

(1)将一定量的SDS加入到GO水溶液中，超声搅拌至溶液均匀分散，获得改性后的GO溶液；其中，所述GO与SDS的质量比为1～30:1；

(2)称取纳米TiO₂粉末于无水乙醇中，加入氨基化试剂，80～150℃搅拌回流0.5～5h，得到改性后的TiO₂；

(3)将改性后的TiO₂加入到步骤(1)的GO溶液中，超声搅拌混合均匀，转入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，100～250℃水热反应8～48h，冷却后洗涤，真空冷冻5～20h，得到所述石墨烯/TiO₂ NPs复合电极材料。

发明人经过大量的实验探索后发现，利用GO与SDS(十二烷基硫酸钠)混合，通过一定的配比，一定的改性分散手段，能够有效的提高分散效果，获得高分散的表面带负电荷的改性GO。利用TiO₂ NPs与氨基化改性剂(3-(氨丙基)三甲氧基硅烷、3-(氨丙基)三乙氧基硅烷)经过一定的改性手段，会形成表面带正电荷的TiO₂。将这两者在溶剂中混合，通过正负电荷的静电吸引，可形成规律紧密结合。在在一定条件下进行水热反应，形成石墨烯/TiO₂NPs复合电极材料。

步骤(1)中GO溶液的浓度为0.1～10mg/mL。

步骤(2)中氨基化试剂为(3-(氨丙基)三甲氧基硅烷或3-(氨丙基)三乙氧基硅烷)，加入量为每100mL乙醇中加入0.5～5mL氨基化试剂。