一种PEDOT:PSS包覆纳米MnO₂的石墨烯纳米墙电极制作方法

摘要

本发明公开了一种PEDOT:PSS包覆纳米MnO₂颗粒的石墨烯纳米墙电极制作方法，包括如下步骤：1)制备石墨烯纳米墙；2)对石墨烯纳米墙表面进行改性；3)石墨烯纳米墙上沉积PEDOT:PSS/MnO₂薄膜；4)将载有PEDOT:PSS/MnO₂薄膜的石墨烯墙/基底置于氮气环境中于100-400℃热处理。采用本发明的方法制备的超级电容器电极通过PEDOT:PSS导电聚合物增强了石墨烯墙的导电性并作为保护层减少了电解液对MnO₂的腐蚀，通过石墨烯纳米墙和PEDOT:PSS包覆MnO₂纳米颗粒实现同时具有双电层和赝电容特性的电极，和传统石墨烯墙相比提升数十倍，且工艺过程简单，成本低廉，可大规模生产。

主权项

一种PEDOT:PSS包覆纳米MnO₂的石墨烯纳米墙电极制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1:石墨烯纳米墙的制备：以含碳的气体的等离子体作为前驱体，同时辅以氩气和氢气将基底在PECVD反应炉中加热至650‑1000℃；通过PECVD法在基底上生长石墨烯纳米墙，生长时间控制为5‑240分钟，得到高度为0.5‑5微米的石墨烯纳米墙，每层石墨烯纳米墙的厚度为1‑10nm。步骤2:石墨烯纳米墙表面改性：以等离子体在5‑100W功率下对石墨烯纳米墙轰击30‑300s，前驱体气流为10‑100sccm，气压为10‑100MPa。步骤3:以氯化锰作为前驱体，溶于水或乙醇中；将1‑10质量份的氯化锰加于溶液中，在50℃下充分搅拌，得到0.1‑1mol/L的氯化锰水溶液。步骤4:在步骤3得到的氯化锰溶液中加入1‑10质量份的冰醋酸，柠檬酸或酒石酸作为螯合剂，滴加浓盐酸调节pH至3。步骤5:然后添加2‑10质量份的氢氧化钾直至溶液由无色变为黄褐色，在50℃下充分搅拌后24h得到黑色二氧化锰溶胶。步骤6:在步骤5中得到的二氧化锰溶胶中添加1‑10质量份的PEDOT:PSS作为溶胶稳定剂，充分搅拌后得到PEDOT:PSS/MnO₂纳米颗粒溶胶。步骤7:将步骤2得到的改性后的石墨烯纳米墙/基底作为负极，以铂片作为正极，采用步骤6得到的PEDOT:PSS/MnO₂纳米颗粒溶胶作为电解液进行电泳，电压设置为20‑100V,电流设置为5‑100mA，电泳30‑300s后，PEDOT:PSS/MnO₂薄膜吸附于石墨烯纳米墙上。步骤8:将步骤7得到的吸附PEDOT:PSS/MnO₂薄膜的石墨烯纳米墙/基底置于保护气体环境中于100‑400℃热处理30‑120分钟，即可得到PEDOT:PSS包覆纳米MnO₂的石墨烯纳米墙电极。