本發(fā)明涉及無機復合材料和新能源技術的交叉領域,具體涉及一種氧化石墨烯/SiO2無機復合材料及在新能源領域的應用。
背景技術:能源和環(huán)境問題是目前人類亟需解決的兩大問題。在化石能源日漸枯竭,環(huán)境污染日益嚴重,全球氣候變暖的今天,尋求替代傳統(tǒng)化石能源的可再生綠色能源,謀求人與環(huán)境的和諧顯得尤為迫切。對于新型的、綠色、儲能器件,在關切其綠色的同時,高功率密度,高能量密度則是其是否可以真正替代傳統(tǒng)能量儲運體系的重要指標。新型的電源體系,特別是二次電池或者超級電容器是目前重要的綠色儲能裝置,而其中核心部分是性能優(yōu)異的儲能材料。各種碳質(zhì)材料,特別是sp2雜化的碳質(zhì)材料,由于其特殊的層狀結(jié)構(gòu)或者超大的比表面積,成為重要的儲能材料或者儲能體系的電極材料。作為sp2雜化碳質(zhì)材料的基元結(jié)構(gòu)的單層石墨——石墨烯(graphene),成為碳質(zhì)電極材料的重要選擇。氧化石墨烯因原料易得而受到歡迎,氧化石墨烯除了可作為制備石墨烯的原料外,還因為氧化石墨烯是層狀氧化石墨的一層,其表面含有一定數(shù)量的含氧官能團,如羥基、環(huán)氧基、羧基、羰基等,當氧化石墨烯的含氧量較低時具有一定的導電性,因此還可作為制備復合材料的功能性組份之一。大比表面積和良好的電化學穩(wěn)定性是使材料具備儲電性能的必備條件,由于氧化石墨烯易因?qū)娱g范德華力堆疊形成多層緊密結(jié)構(gòu),難以發(fā)揮大比表面積的優(yōu)勢,因此目前單一氧化石墨烯材料存在著易堆疊、電化學穩(wěn)定性低、儲電性能欠佳等問題。申請?zhí)枮?00910031025.7的中國專利,公開了一種氧化石墨烯/聚苯胺超級電容器復合電極材料及其制備方法,該發(fā)明將氧化石墨烯/聚苯胺復合材料作為超級電容器、電池的儲電系統(tǒng)的電極材料。聚苯胺作為儲電材料主要是通過贗電容機理實現(xiàn)的,具有較高的比容量,但也存在受環(huán)境因素影響而導致性能穩(wěn)定性欠佳的問題,因此,提高儲電材料本身的化學和電化學穩(wěn)定性是亟待解決的問題。
技術實現(xiàn)要素:為解決目前單一氧化石墨烯材料易堆疊、電化學穩(wěn)定性低、儲電性能欠佳等問題,本發(fā)明提出了一種氧化石墨烯/SiO2復合材料的應用,本發(fā)明所用的原材料普通易得,成本低廉,制備過程簡單安全,能耗低,可操作性強,復合材料具有良好的儲電性能。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:一種氧化石墨烯/SiO2復合材料的應用,所述的一種氧化石墨烯/SiO2復合材料使用步驟為:(1)氧化石墨烯分散液的制備:將氧化石墨烯在溶劑中制成濃度大于1.0×10-4mg/mL的懸浮液,經(jīng)超聲分散處理后形成氧化石墨烯分散液;所述的氧化石墨烯選自固態(tài)氧化石墨烯或氧化石墨烯的懸浮液中一種。氧化石墨烯由固態(tài)氧化石墨或氧化石墨懸浮液剝離,或直接由石墨的氧化、剝離獲取,所述的氧化石墨的剝離包括力(如超聲振蕩、插層剝離等)、熱(如熱膨脹、溶劑熱、化學反應等)、電(如電化學法)、光等多種方式。所述的直接由石墨的氧化、剝離獲取,包括石墨的化學氧化剝離法、石墨的電化學氧化剝離等。作為優(yōu)選,超聲分散的超聲功率為大于20瓦,時間大于10分鐘。溶劑選自水、有機溶劑、無機溶劑、離子液體中一種或幾種任意比例的混合物。其中,離子液體選自烷基季銨離子、1,3-二烷基取代的咪唑離子、N-烷基取代的吡啶離子中一種或幾種,有機溶劑選自醇類、胺類、醛酮類、醚類、脂類、烴類、氯代烴類、酸、酸苷類中一種或幾種、無機溶劑選自液氨、水合肼中的一種或幾種。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:在步驟(1)得到的氧化石墨烯的分散液中加入硅前驅(qū)體或者硅前驅(qū)體的含水混合物制成反應混合物,調(diào)節(jié)反應混合物的pH值,使pH值不等于7,攪拌混合反應,其中反應混合物中水與硅前驅(qū)體的摩爾比大于4∶1;所述的氧化石墨烯/SiO2復合材料具備納米復合結(jié)構(gòu),SiO2以納米形式存在于復合材料中在一定程度上阻止了石墨烯的層間堆疊,有效提高了氧化石墨烯面積的有效利用率。所述的硅前驅(qū)體選自硅酸酯類或硅酸鹽類,當選用硅酸酯類的硅前驅(qū)體時,使用酸性或堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值,使體系為酸或堿性,所述pH值范圍為1~14(pH=7除外),反應條件為在5~60℃時反應10分鐘~10小時;當選用硅酸鹽類的硅前驅(qū)體時,使用酸性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值,所述的pH值范圍為1~7(pH=7除外),混合反應條件為在5~90℃反應30分鐘~15小時。作為優(yōu)選,所述的硅前驅(qū)體選自正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯、硅酸鈉、硅酸鉀等中的一種或幾種。氧化石墨烯與硅前驅(qū)體的質(zhì)量比為2.9×10-4~275∶1,作為優(yōu)選,氧化石墨烯與硅前驅(qū)體的質(zhì)量比0.011~0.850∶1,(3)產(chǎn)物后處理:收集步驟(2)的產(chǎn)物,清洗、干燥后得到氧化石墨烯/SiO2復合材料;所述的產(chǎn)物后處理通過用沉降、過濾、減壓蒸餾等方法對產(chǎn)物進行收集,然后洗滌除去未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物使產(chǎn)物最終為中性或大致呈中性,再使用普通烘箱、鼓風烘箱、真空干燥箱或真空冷凍干燥箱等進行干燥。(4)將步驟(3)得到的氧化石墨烯/SiO2復合材料和導電劑混合后用粘結(jié)劑壓制在集流體上制成電極材料或進一步組裝成儲電元件。將氧化石墨烯/SiO2復合材料和導電劑(導電炭黑)混合后用粘結(jié)劑(PTFE)壓制在集流體上制成電極材料,或進一步組裝成儲電元件后,可以實現(xiàn)對電荷的儲存與釋放。檢測儀器可選用電化學工作站或電池測試系統(tǒng),復合材料的儲電比容量為101~102F/g數(shù)量級。所述的氧化石墨烯/SiO2復合材料中氧化石墨烯是片狀結(jié)構(gòu),片層數(shù)n=1~10,所述的SiO2是納米結(jié)構(gòu),氧化石墨烯和SiO2結(jié)合成片狀結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選,所述的氧化石墨烯中碳原子與氧原子的摩爾比大于6。本發(fā)明的一種氧化石墨烯/SiO2復合材料由氧化石墨烯和SiO2兩組份制成,兩組份的質(zhì)量百分比分別為氧化石墨烯0.1~99.9%和SiO20.1~99.9%。本發(fā)明將SiO2引入到氧化石墨烯的表面,在提高氧化石墨烯比表面積利用率的同時具備一定的電化學儲電特性,可以通過對氧化石墨烯和硅前驅(qū)體(硅酸鹽類或硅酸鉀)的投料比進行調(diào)控,從而控制產(chǎn)物中氧化石墨烯和SiO2的質(zhì)量分數(shù)在0.1~99.9%之間。作為優(yōu)選,兩組份的質(zhì)量百分比分別為氧化石墨烯5~60%和SiO240~95%。當氧化石墨烯組份在復合材料中的含量過高時,較難以單層或少數(shù)幾層分散在復合材料中,當氧化石墨烯組份在復合材料中的含量過少時,過量的納米SiO2以團聚體的形式存在于復合材料中,難以形成均勻的復合材料。當氧化石墨烯和SiO2的含量適中時,氧化石墨烯主要以單層或少數(shù)幾層的形式分散在復合材料中,SiO2以納米形式均勻地存在于復合材料中。通過SiO2的負載作用,氧化石墨烯的層間堆疊作用得到有效改善。所述的氧化石墨烯是片狀結(jié)構(gòu),片層數(shù)n=1~10,所述的SiO2是納米結(jié)構(gòu),所述的復合材料結(jié)構(gòu)中氧化石墨烯和SiO2結(jié)合成片狀結(jié)構(gòu)。所述的氧化石墨烯為碳原子構(gòu)成的二維片狀結(jié)構(gòu),所述的SiO2為無定型納米結(jié)構(gòu),二者的復合材料維持了其薄層結(jié)構(gòu),片層數(shù)n=1~10,SiO2具備納米尺寸,納米粒子大小5~30納米,因此復合材料具備了較大的比表面積,為102~103m2/g數(shù)量級。作為優(yōu)選,所述的氧化石墨烯中碳原子與氧原子的摩爾比大于6。所述的氧化石墨烯中碳原子和氧原子的摩爾比大于6,該比例越高,氧化石墨烯或所得復合材料的導電性能越好。本發(fā)明所述的一種氧化石墨烯/SiO2復合材料在儲電領域上的應用。本發(fā)明通過SiO2的引入有效抗衡氧化石墨烯片層之間的堆疊作用,在提高片層比表面積利用率的同時,增強材料的電化學穩(wěn)定性,從而實現(xiàn)氧化石墨烯/SiO2復合材料在儲電領域的應用。與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的有益效果是:(1)本發(fā)明的復合材料中兩組分高度分散,有效防止了氧化石墨烯的層間堆疊和SiO2粒子間的團聚,提高了氧化石墨烯的比表面積利用率及復合材料的比表面積;(2)本發(fā)明的復合材料相對于單一的氧化石墨烯而言,具有更好的電化學儲電性能;(3)制備工藝簡單,所采用的原材料普通易得,成本低廉,制備過程簡單安全,能耗低,可操作性強。附圖說明圖1是實施例的氧化石墨烯/SiO2復合材料的微觀形貌圖片;圖2是實施例中同等反應條件下不添加氧化石墨烯時制備的SiO2樣品的微觀形貌圖片。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。該實施例可以使本專業(yè)技術人員更全面地理解本發(fā)明,但不以任何方式限制本發(fā)明。實施例中所用的原料均可市購,其中氧化石墨烯是片狀結(jié)構(gòu),片層數(shù)n=1~10。實施例1(1)氧化石墨烯分散液的制備:以正丁醇為溶劑配制含0.1g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于8)的懸浮液1L,經(jīng)超聲振蕩(50W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:向第一步所得的氧化石墨烯分散液中加入346.9g正硅酸四乙酯(約1.665mol)的含水混合物(含水200g,約11.111mol)制成反應混合物,用磷酸調(diào)節(jié)pH值為3~5,使混合物為中強酸性,在60℃磁力攪拌反應8小時。(3)產(chǎn)物后處理:用減壓蒸餾方式脫除溶劑,壓力-0.1MPa,溫度為110℃。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,置于100℃真空干燥箱8h,得到氧化石墨烯/SiO2復合材料1。實施例1獲得的氧化石墨烯/SiO2復合材料1中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似等于100%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:0.1g,SiO2的質(zhì)量大約為99.9g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:0.1%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料1∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料1的儲電比容量約為21F/g。實施例2:(1)氧化石墨烯分散液的制備:以水為溶劑配制含0.45g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于8)的懸浮液1L,經(jīng)超聲振蕩(100W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:將第一步所得的氧化石墨烯分散液、30g正硅酸四乙酯(約0.144mol)的含水混合物(含水50g,約2.777mol)制成反應混合物,用氨水調(diào)節(jié)反應混合物的pH值為8~10,使混合物為弱堿性,在5℃磁力攪拌反應10小時。(3)產(chǎn)物后處理:用高速離心機對第二步的產(chǎn)物進行沉降,靜置后收集產(chǎn)物,可重復操作多次。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,80℃真空干燥箱10小時,氧化石墨烯/SiO2復合材料2。實施例2獲得的氧化石墨烯/SiO2復合材料2中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似為100%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:0.45g,SiO2的質(zhì)量大約為8.6g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:5%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料2∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料2的儲電比容量約為53F/g。實施例3:(1)氧化石墨烯分散液的制備:以1,4-二氧六環(huán)∶水(約10mol)體積比為10∶1的混合溶劑配制含0.5g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于8)的懸浮液2L,經(jīng)超聲振蕩(250W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:向第一步所得的氧化石墨烯分散液中加入3.7g正硅酸四甲酯(約0.035mol)制成反應混合物,用對甲苯磺酸調(diào)節(jié)pH值為5~6.5,使混合物為弱酸性,在5℃磁力攪拌反應15小時。(3)產(chǎn)物后處理:用減壓蒸餾方式脫除溶劑,壓力-0.1MPa,溫度為100℃。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,置于100℃真空干燥箱8h后得到氧化石墨烯/SiO2復合材料3。實施例3得到的氧化石墨烯/SiO2復合材料3中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似等于96%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:0.5g,SiO2的質(zhì)量大約為2.0g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:20%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料3∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料3的儲電比容量約為87F/g。實施例4:(1)氧化石墨烯分散液的制備:以N,N-二甲基甲酰胺為溶劑配制含2.0g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于8)的懸浮液2L,經(jīng)超聲振蕩(250W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:向第一步所得的氧化石墨烯分散液中加入2.4g正硅酸四甲酯(約0.023mol)的含水溶液(含水50g,約2.777mol)制成反應混合物,用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為12~13,使混合物為強堿性,在60℃磁力攪拌反應4小時。(3)產(chǎn)物后處理:用減壓蒸餾方式脫除溶劑,壓力-0.1MPa,溫度為100℃。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,置于100℃真空干燥箱8h后得到氧化石墨烯/SiO2復合材料4。實施例4獲得的氧化石墨烯/SiO2復合材料4中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似等于98%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:2g,SiO2的質(zhì)量大約為1.33g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:60%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料4∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料4的儲電比容量約為167F/g。實施例5(1)氧化石墨烯分散液的制備:以乙醇∶水(約101mol)體積比10∶1為混合溶劑配制含9.99g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于8)的懸浮液20L,經(jīng)超聲振蕩(300W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:向第一步所得的氧化石墨烯分散液中加入0.06g正硅酸四乙酯(約2.88×10-4mol)制成反應混合物,用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為5~6,使混合物為弱酸性,在50℃磁力攪拌反應8小時。(3)產(chǎn)物后處理:用減壓蒸餾方式脫除溶劑,壓力-0.1MPa,溫度為50~60℃。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,置于100℃真空干燥箱10h后得到氧化石墨烯/SiO2復合材料5。實施例5獲得的氧化石墨烯/SiO2復合材料5中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似等于60%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:9.99g,SiO2的質(zhì)量大約為0.01g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:99.9%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料5∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料5的儲電比容量約為318F/g。實施例6:(1)氧化石墨烯分散液的制備:以異丙醇∶水(約55.556mol)體積比1∶1為混合溶劑配制含0.1g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于12)的懸浮液2L,經(jīng)超聲振蕩(20W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:向第一步所得的氧化石墨烯分散液中加入526.25gNa2SiO3·9H2O(約1.853mol)制成反應混合物,用鹽酸調(diào)節(jié)pH值為1~3,使混合物為強酸性,在5℃磁力攪拌反應12小時。(3)產(chǎn)物后處理:用減壓蒸餾方式脫除溶劑,壓力-0.1MPa,溫度為80℃。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,置于100℃真空干燥箱8h。本實施例6獲得的復合材料中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似等于90%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:0.1g,SiO2的質(zhì)量大約為99.9g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:0.1%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料5∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料5的儲電比容量約為32F/g。實施例7:(1)氧化石墨烯分散液的制備:以甲乙酮∶水(約37.037mol)體積比2∶1為混合溶劑配制含0.22g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于12)的懸浮液2L,經(jīng)超聲振蕩(50W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:向第一步所得的氧化石墨烯分散液中加入20.7gNa2SiO3·9H2O(約0.073mol)制成反應混合物,用硫酸調(diào)節(jié)pH值為1~3,使混合物為強酸性,在80℃磁力攪拌反應1小時。(3)產(chǎn)物后處理:用減壓蒸餾方式脫除溶劑,壓力-0.1MPa,溫度為70℃。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,置于100℃真空干燥箱8h。本實施例7獲得的復合材料中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似等于96%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:0.22g,SiO2的質(zhì)量大約為4.20g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:5%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料5∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料5的儲電比容量約為62F/g。實施例8:(1)氧化石墨烯分散液的制備:以乙醇∶水(約55.556mol)體積比1∶1為混合溶劑配制含2.0g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于8)的懸浮液2L,經(jīng)超聲振蕩(100W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:向第一步所得的氧化石墨烯分散液中加入20gNa2SiO3·9H2O(約0.070mol)制成反應混合物,用硫酸調(diào)節(jié)pH值為1~3,使混合物為強酸性,在90℃磁力攪拌反應30分鐘。(3)產(chǎn)物后處理:用減壓蒸餾方式脫除溶劑,壓力-0.1MPa,溫度為50~60℃。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,置于100℃真空干燥箱8h。本實施例8獲得的復合材料中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似等于90%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:2.0g,SiO2的質(zhì)量大約為3.798g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:34%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料5∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料5的儲電比容量約為97F/g。實施例9:(1)氧化石墨烯分散液的制備:以N-甲基-2-吡咯烷酮∶水(約37.037mol)體積比5∶1為混合溶劑配制含2.0g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于8)的懸浮液4L,經(jīng)超聲振蕩(250W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:向第一步所得的氧化石墨烯分散液中加入3.6gK2SiO3(約0.023mol)制成反應混合物,用磷酸調(diào)節(jié)pH值為3~4,使混合物為中強酸性,在60℃磁力攪拌反應4小時。(3)產(chǎn)物后處理:用減壓蒸餾方式脫除溶劑,壓力-0.1MPa,溫度為80℃。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,置于100℃真空干燥箱8h。本實施例9獲得的復合材料中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似等于95%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:2.0g,SiO2的質(zhì)量大約為1.33g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:60%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料5∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料5的儲電比容量約為182F/g。實施例10:(1)氧化石墨烯分散液的制備:以水(約1111.111mol)為溶劑配制含9.99g氧化石墨烯(碳∶氧摩爾比約等于12)的懸浮液20L,經(jīng)超聲振蕩(600W)1小時,形成氧化石墨烯的分散液。(2)氧化石墨烯/SiO2的制備:向第一步所得的氧化石墨烯分散液中加入0.0367gK2SiO3(約2.378×10-4mol)制成反應混合物,用硫酸調(diào)節(jié)pH值為1~3,使混合物為強酸性,在90℃磁力攪拌反應30分鐘。(3)產(chǎn)物后處理:用減壓蒸餾方式脫除溶劑,壓力-0.1MPa,溫度為80~90℃。將收集的產(chǎn)物反復洗滌,以清洗掉各種未反應完的原料、雜質(zhì)或副產(chǎn)物,置于100℃真空干燥箱8h。本實施例10獲得的復合材料中硅前軀體的轉(zhuǎn)化率近似等于70%,氧化石墨烯的質(zhì)量大約為:9.99g,SiO2的質(zhì)量大約為0.01g,氧化石墨烯的質(zhì)量分數(shù)約為:99.9%。(4)將氧化石墨烯/SiO2復合材料5∶導電炭黑∶PTFE按照85∶10∶5的質(zhì)量比例混合均勻后壓制在泡沫鎳上制成單電極。經(jīng)電化學檢測,氧化石墨烯/SiO2復合材料5的儲電比容量約為339F/g。實施例1~10所得到的氧化石墨烯/SiO2復合材料1~5的微觀形貌示意圖如圖1所示,同等反應條件下不添加氧化石墨烯時制備的SiO2樣品的微觀形貌示意圖如圖2所示。