一种石墨烯基电极材料的制备及电容器的构建方法

本发明提供了一种石墨烯基电极材料的制备方法，按氧化石墨与去离子水的质量比为0.5?2:1000向去离子水中加入氧化石墨，在磁力搅拌或人工摇晃0.5?1h，得A品；A品于60?80℃温度下，静置0.5?1h，直至氧化石墨烯水溶胶表面形成完整的氧化石墨烯薄膜，得B品；用柔性薄膜作为基体，将B品沉积在基体上，晾干，得C品；向C品种加入质量分数为55?58％的碘化氢溶液，在15?80℃下还原3?48h，清洗，得D品；将D品放入0.5?5mmol/L的高锰酸钾中浸泡5?48h，清洗，得E品，即得沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜。所述的石墨烯基电极材料能直接作为柔性薄膜超级电容器的电极材料，操作简便，耗时短、耗材少、环保，同时还具有良好的弯曲性能。且用所述电极材料构建的电容器电化学性能好。

1.一种石墨烯基电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)按氧化石墨与去离子水的质量比为0.5-2:1000向去离子水中加入氧化石墨，搅拌，直至溶液为稳定均相的氧化石墨烯水溶胶溶液，得A品；(2)A品于60-80℃温度下，静置0.5-1h，直至氧化石墨烯水溶胶表面形成完整的氧化石墨烯薄膜，得B品；(3)采用柔性薄膜作为基体，即柔性基体，将B品沉积在该柔性基体上，晾干，得C品；(4)向C品中加入质量分数为55-58％的碘化氢溶液，在15-80℃下还原3-48h，经乙醇和蒸馏水清洗之后，得D品；(5)将D品放入0.5-5mmol/L的高锰酸钾中浸泡5-48h，经乙醇和蒸馏水清洗之后，得E品，即得沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的石墨烯基电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的氧化石墨按下述步骤进行制备：a.将过硫酸钾和五氧化二磷按质量比为1:1混合后，在75-85℃下，按过硫酸钾：浓H₂SO₄为15g：80-150ml的比例加入浓H₂SO₄，搅拌20-30min，直至溶液清澈，得混合溶液；向混合溶液中加入石墨粉，在75-85℃水浴条件下搅拌4-5h，冷却至室温，继续向混合溶液中加入去离子水，真空抽滤法将混合溶液中的固体样品清洗并收集，在真空抽滤过程中使用去离子水清洗样品，直至滤液为中性，将抽滤清洗之后的固体样品进行干燥，得到预氧化的石墨粉末；b.预氧化的石墨粉末加入浓H₂SO₄中，在0-5℃的冰水浴条件下搅拌均匀，向溶液中缓慢加入高锰酸钾粉末，然后在30-40℃的水浴下搅拌3-5h后，再在0-5℃冰水浴中继续搅拌10-20min，再缓慢加入去离子水，继续搅拌2-3h，再加入质量分数为30％的过氧化氢溶液，边加边搅拌，加完后静置12h，收集固体样品，用质量分数为4-5％的稀盐酸溶液清洗，反复离心清洗，直到清洗液的pH值变为中性为止，再真空干燥45-50h，即得氧化石墨粉末。
3.根据权利要求1所述的石墨烯基电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中按氧化石墨与去离子水的质量比为1:1000向去离子水中加入氧化石墨。
4.根据权利要求1所述的石墨烯基电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中静置时间为0.8h。
5.根据权利要求1所述的石墨烯基电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中还原时间为28h。
6.根据权利要求1所述的石墨烯基电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)为将D品放入3mmol/L的高锰酸钾中浸泡28h，得E品，即得沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜。
7.根据权利要求1所述的石墨烯基电极材料的制备方法，其特征在于：所述柔性薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯，即PET基体或聚二甲基硅氧烷，即PDMS基体。
8.根据权利要求2所述的石墨烯基电极材料的制备方法，其特征在于，所述浓H₂SO₄的质量分数为98％。