本發(fā)明涉及一種可用作超級電容器電極的石墨烯/聚苯胺/氧化錫復合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
超級電容器，一種介于普通電容器和二次電池之間的快速充電/放電的儲能器件，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點，在軍事以及民用上都有著巨大的應用前景。超級電容器電極材料分為兩類，一類是具有雙電層儲能性質(zhì)的超級電容器材料，這類材料包括活性炭、碳纖維、碳納米管(CNT)及石墨烯片等碳材料，這類材料具有10到200F/g的比電容量，充放電循環(huán)壽命長，可達10000次以上，但是總體來看比電容量并不高；另一類是具有氧化還原特性的贗電容器材料，既有無機物，如氧化釕、氧化錳、氧化錫、氧化鐵等材料，又有導電高分子材料，如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等，這類材料由于具有氧化還原特性，電容量很大，可達500F/g以上的比電容量，但是這類材料的缺點是由于氧化還原反應發(fā)生在材料體內(nèi)，導致材料充放電過程中體積發(fā)生劇烈變化，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷，影響電極材料的循環(huán)壽命，循環(huán)次數(shù)只能在3000次左右。超級電容器電極材料的設(shè)計常常是將雙電層型材料和贗電容型材料通過適當途徑進行復合，以期充分發(fā)揮不同材料的優(yōu)勢取得兩種電容行為間的正協(xié)同作用從而提高整體綜合性能。目前除二元復合物的研究之外碳材料與金屬氧化物和導電聚合物形成的三元復合電極材料也越來越受到人們的關(guān)注。一般，三元復合材料能夠集合單一組分的優(yōu)點，從而具備更加優(yōu)越的性能。石墨烯作為一種新型碳材料，因具有良好的電荷傳輸性能和超高的表面積，在新型復合材料方面受到廣泛關(guān)注。SnO2作為一種過渡金屬氧化物，因其廉價和環(huán)境友好等特性而具有特殊的應用價值，在超級電容器和鋰離子電池中得到廣泛應用。聚苯胺(PANI)作為一種典型的共軛高分子聚合物，通過p型摻雜獲得導電性能，因其原料便宜、合成簡便、使用溫度范圍寬、化學穩(wěn)定性能好，以及較高的贗電容儲能特性和良好的氧化還原可逆性等優(yōu)點，在儲能材料、二次電池和超級電容器等方面有著廣闊的應用前景。因此，基于石墨烯的大比表面積和SnO2、PANI獨特的電容特性，設(shè)計合成用于超級電容器的三元復合物電極材料，是一種嶄新的研究思路。Hou等制備了三元復合物MnO2/CNT/導電聚合物，獲得了427F/g的比電容(NanoLett,2010,10(7):2727)還有研究者在石墨烯表面先負載氧化鐵納米顆粒，再在石墨烯/氧化鐵雜化物表面上聚合一層聚苯胺，獲得的比電容為638F/g，循環(huán)次數(shù)為5000次電容上(J.Mater.Chem.,2012,22,16844)。但是，由于負載在石墨烯表面負載的納米粒子被聚苯胺包覆層所覆蓋，并不能充分發(fā)揮出各組分的電化學作用，導致比電容并不如預期的高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種應用于超級電容器的石墨烯/聚苯胺/氧化錫復合材料及其制備方法，提高了石墨烯基電容器的電化學性能。本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：一種應用于超級電容器的石墨烯/聚苯胺/氧化錫復合材料，它是由石墨烯、聚苯胺、二水合氯化亞錫復合形成，所述聚苯胺包覆于石墨烯上，所述氧化錫生長在包覆有聚苯胺的石墨烯上。一種應用于超級電容器的石墨烯/聚苯胺/氧化錫復合材料的制備方法，包括如下步驟：(1)按氧化石墨與苯胺的摩爾比為1:(1～10)，將苯胺單體和鹽酸加入到氧化石墨的水溶液，在0～5℃條件下邊攪拌邊滴加引發(fā)劑溶液，滴加完成后繼續(xù)攪拌2～5小時，將所得固體分離出來，即得到聚苯胺/氧化石墨的復合物；(2)將聚苯胺/氧化石墨的復合物用還原劑進行還原，然后分離出聚苯胺/石墨烯的復合物；(3)按照氧化石墨與錫離子的摩爾比為1:(1～20)，將可溶性錫鹽與聚苯胺/石墨烯的復合物混合于水中，分散并攪拌1～3小時后，向其中邊攪拌邊滴加濃氨水，濃氨水中氨與錫離子的摩爾比為(1～8):1，滴加完成后，繼續(xù)攪拌1～3小時得到懸浮液；所得懸浮液置于180～200℃下反應24h，然后將其中的固體分離出來，即得到石墨烯/聚苯胺/氧化錫復合材料。按上述方案，氧化石墨的水溶液濃度為0.1mol/L，將所述氧化石墨與去離子水混合后，超聲分散30-60分鐘，即可獲得氧化石墨的水溶液。按上述方案，所述引發(fā)劑可以選用(NH4)2S2O8、K2Cr2O7、KIO3、FeCl3、FeCl4、H2O2、Ce(SO4)2、MnO2、BPO(過氧化苯甲酰)，其中(NH4)2SO8由于不含金屬離子，氧化能力強，后處理方便，是最常用的氧化劑。本發(fā)明中采用引發(fā)劑溶液為濃度0.04mol/L的過硫酸銨溶液，過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1:(1～2)。按上述方案，所述步驟(1)中鹽酸在氧化石墨的水溶液中的濃度0.8～4mol/L；步驟(1)中滴加速度為0.15mL/s～0.3mL/s。按上述方案，所述還原劑為水合肼或硼氫化...