[发明专利]一种石墨烯‑富勒烯复合材料及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种石墨烯-富勒烯复合材料及制备方法和用途。

背景技术

电化学电容器(Electrochemical Capacitor，EC)，又称超大容量电容器(Ultracapacitor)和超级电容器(Supercapacitor)，是一种介于电容器和电池之间的新型储能器件。与传统的电容器相比，电化学电容器具有更高的比容量。与电池相比，电化学电容器具有更高的比功率，可瞬间释放大电流，充电时间短，充电效率高，循环使用寿命长，无记忆效应和基本免维护等优点，因此在移动通讯、电动交通工具、航空航天等领域极具潜在的应用价值。

电化学电容器单元由一对电极、隔膜和电解质组成，用于制作电化学电容器电极的材料主要包括碳基材料、金属氧化物和导电聚合物等，其中碳基材料是目前工业化最成功的超级电容器电极材料，主要包括活性炭粉、活性炭纤维、碳纳米管、纳米碳纤维等，碳基材料性能稳定，价格便宜，但电极内阻较大，不适合在大电流下工作。

石墨烯作为一种二维单分子层材料，具有较高的比表面积和较高的电导率，是一种理想的电化学电容器电极材料，但石墨烯片层容易团聚，致使石墨烯片层的很多表面不能用于储能，进而影响石墨烯的储能容量。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供一种石墨烯-富勒烯复合材料的制备方法以及由上述方法制备的复合物。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯-富勒烯复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)称量以重量份数计的下列组分：石墨烯100份、富勒烯10～25份、三甲氧基氯硅烷5～10份，并将称量后的组分于室温混合均匀，得到混合料；

(2)将步骤(1)中得到的混合料于60～90℃加热2～4小时，得到预活化料；

(3)称量以重量份数计的纳米氧化钙1～5份和环氧树脂1～5份，并与步骤(2)中得到的预活化料于室温混合均匀，然后在惰性气体气氛中于100～150℃活化0.5～2小时，得到石墨烯-富勒烯复合材料。

优选的，在上述制备方法中，步骤(1)中所述富勒烯具有如式I所示的结构：

其中：

R₁为C₁-C₁₀的直链或支链烷氧基、C₂-C₁₀的直链或支链烯氧基、C₂-C₁₀的直链或支链炔氧基、苯氧基或萘氧基；

R₂为氢、C₁-C₁₀的直链或支链烷氧基、C₂-C₁₀的直链或支链烯氧基、C₂-C₁₀的直链或支链炔氧基、苯氧基或萘氧基。

优选的，在上述制备方法中，步骤(3)中所述纳米氧化钙的粒径为100～200nm。

优选的，在上述制备方法中，步骤(3)中所述惰性气体选在氮气、氖气、氩气中的任意一种。

一种通过上述方法制备的石墨烯-富勒烯复合材料。

上述石墨烯-富勒烯复合材料在电化学电容器中作为电极材料的用途。

与现有技术相比，本发明提供的石墨烯-富勒烯复合材料中的石墨烯片层的团聚较低，使得该复合材料在作为电化学电容器中的电极材料使用时具有较高的储能容量，并且制备方法简单易行，适合大规模生产应用，极具市场前景。

具体实施方式

下面实施例将进一步举例说明本发明。这些实施例仅用于说明本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1：石墨烯-富勒烯复合材料的生产。

(1)称量石墨烯100g、三(2-甲氧基)苯基环戊烷并C₆₀富勒烯10g、三甲氧基氯硅烷5g，并将称量后的物料于室温混合均匀，得到混合料；

(2)将步骤(1)中得到的混合料于60℃加热4小时，得到预活化料；

(3)称量纳米氧化钙(粒径100nm)1g和环氧树脂1g，并与步骤(2)中得到的预活化料于室温混合均匀，然后在氮气气氛中于100℃活化2小时，得到石墨烯-富勒烯复合材料。

实施例2：石墨烯-富勒烯复合材料的生产。