[发明专利]三维石墨烯/聚苯胺阵列超级电容器电极材料的制备方法

摘要

一种三维石墨烯/聚苯胺阵列超级电容器电极材料的制备方法，泡沫镍作为模板通过化学气相沉积法制备出三维石墨烯基底，然后对三维石墨烯进行轻微的活化处理，最后利用原位聚合法在三维石墨烯基底上原位生长聚苯胺阵列，得到一种具有高比表面积、高性能的超级电容器电极材料。本发明制备方法简单，所制备的电极材料聚苯胺分布均匀，石墨烯结构完整，电化学性能相对于单独石墨烯具有显著提升。

主权项

1.一种三维石墨烯/聚苯胺阵列超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于三维石墨烯/聚苯胺阵列超级电容器电极材料的制备方法是按以下步骤进行的：一、制备三维石墨烯：将泡沫镍作为模板放于管式炉中，氩气和氢气作为载气，将管式炉从室温加热到900~1100℃保温30~60min，并在温度为900~1100℃时向炉中以10~20sccm的速率通入甲烷气体5~10min，然后将管式炉以80~100℃/min的速率冷却到室温，然后将制得的石墨烯包裹的泡沫镍切割成面积1×1cm2的方块，并将质量分数为4%的聚甲基丙烯酸甲酯溶液按每平方厘米100~150μL用量滴到石墨烯包裹泡沫镍表面，在200℃下保温30~60min，使石墨烯包裹泡沫镍表面的聚甲基丙烯酸甲酯溶液固化干燥，然后将其浸泡到温度为60~90℃，浓度为3~4mol/L的盐酸溶液中3~12h，去除其中的泡沫镍，再用热丙酮溶液去除其中的聚甲基丙烯酸甲酯，并用去离子水反复清洗干净，得到三维石墨烯，然后将清洗干净的三维石墨烯移入到浓硝酸溶液中浸泡12~18h，得到轻微酸化的三维石墨烯；二、原位聚合制备聚苯胺阵列：将苯胺单体和过硫酸铵分别加入到等体积的1mol/L的硫酸溶液中，室温下搅拌30~60min使其完全溶解，然后将步骤一得到的轻微酸化的三维石墨烯放置在载玻片上，并将其浸入到苯胺溶液中1~3h，使苯胺单体与三维石墨烯完全接触，最后在冰浴条件下将过硫酸铵溶液加入到苯胺溶液中缓慢搅拌30~60s，然后让其在冰浴条件下反应24h，反应结束后用去离子水对材料进行清洗，并将其置于真空干燥箱中80~100℃下干燥6~12h，得到三维石墨烯/聚苯胺阵列超级电容器电极材料。