石墨烯负载氧化钌的电极材料的制备

　　　　　　　　　　　　　　　石墨烯负载氧化钌的电极材料的制备

　　石墨烯是碳原子紧密堆积的二位晶格结构的新型碳材料，厚度为0. 34纳米左右， 是构成其他维数碳材料的基本单元。按其层数可分为一层或少层石墨烯。石墨烯的理论 研究已有60年历史，但真正能够独立存在的二位石墨烯是由2004年英国曼特斯特大学的 Novoselov等利用胶带剥离高定向热解石墨获得。自从石墨烯被发现以来，由于其优良的导 电性和倍率特性，它已成为超级电容器电极材料的研究热点。通过水热法制备石墨烯的方 法已有报道[C. Nethravathi et al.，Carbon，2008，46，1994]，但石墨烯本身的比电容并不 高，需要通过与其它材料复合来解决这一问题。氧化钌具有很高的法拉第赝电容，是一种性 能很高的超级电容器电极材料，但其成本高昂，不适合单独大规模地应用在超级电容器上。 中国专利200710072229. 6及200610033782. 4提出了有关制备碳纳米管负载氧化钌电极材 料的方法，但用电沉积碳纳米管负载氧化钌方法较为复杂，且碳纳米管电化学性能远不及 石墨稀。

本文的目的是克服现有技术所制备的石墨烯超级电容器电极材料比电容低的 现状，提出一种新的制备高比电容的石墨烯负载氧化钌电极材料的方法。本发明采用水热 法制备的石墨烯负载氧化钌电极材料工艺简单、成本较低、比电容高。技术方案如下：

(1)制备氧化石墨烯胶体：按照水与氧化石墨的质量比（1000〜4000) ： 1的比 例将氧化石墨加入水中，超声分散1〜2小时，形成质量浓度为0. 25〜lmg/ml的单片层均 勻分散的氧化石墨烯胶体；再按所述的氧化石墨烯胶体与0. 1〜lmol/L的氢氧化钠溶液体 积比为（12. 5〜2000) ： 1，将所述的0. 1〜lmol/L浓度的氢氧化钠溶液加入到所述的氧 化石墨烯胶体中；

(2)制备三氯化钌溶液：按照水与含水三氯化钌质量比为（10〜1000) ： 1的比 例将含水三氯化钌加入水中，形成质量浓度为1〜100mg/ml三氯化钌溶液；

(3)制备石墨烯负载氧化钌电极材料：将步骤（1)所制备的0. 25〜lmg/ml氧化石 墨烯胶体与步骤（2)所制备的1〜100mg/ml三氯化钌溶液，按照体积比为（10〜40) ： 1 的比例，将氧化石墨烯胶体逐滴加入到三氯化钌溶液中，再按照所述的三氯化钌溶液与加 入0. 1〜lmol/L的氢氧化钠溶液体积比为（0. 075〜100) ： 1，将所述的0. 1〜lmol/L浓 度的氢氧化钠溶液加入到所述的含有氧化石墨烯胶体的三氯化钌混合液中，使混合液的PH 值为7。将所述的混合液倒入水热釜中，在120〜200°C下保温1〜24小时，得到石墨烯 负载氧化钌悬浊液。过滤所得的悬浊液，用水洗涤，干燥后继续在空气中150〜200°C煅烧2〜24小时，得到石墨烯负载氧化钌电极材料。

一种石墨烯负载氧化钌电极材料的制备方法，将氢氧化钠加入到经超声剥离的氧化石墨胶体中调节pH值，将调节后的氧化石墨胶体逐滴加入到含水三氯化钌溶液，在混合液中再加入氢氧化钠调节pH值到7，水热后过滤，用水洗涤后干燥，低温煅烧后获得石墨烯负载氧化钌超级电容器电极材料。