背景技术：
超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。超级电容器具有充放电效率高、功率密度大、循环寿命长、环境友好等特点，已成为国内外清洁能源领域的研究热点之一。
氧化铁(fe2o3)具有较大的电容量、无毒、成本低廉等优点，被认为是一种很有前途的电极材料，利用其氧化还原性，被广泛用作赝电容器的负极材料。但是，氧化铁电极仍有许多缺陷，如导电性较差、循环性能差。多巴胺具有一定的还原性，在碱性条件下可以发生自聚合，同时在聚合过程中能石墨烯。聚多巴胺结构中含有大量的氨基和酚羟基等活性基团，能螯合金属离子使其锚定在石墨烯片上，同时三种复合材料间的相互作用能减少材料的聚集，从而制备尺寸较小的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合纳米材料。
技术实现要素：
本发明提供了一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料、其制备方法及应用，解决了上述问题，本发明是通过如下技术方案来实现的。
本发明目的之一是提供一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
s1：将氧化石墨烯分散到去离子水中，超声处理，调节ph值至8.5，得氧化石墨烯悬浮液；将氧化石墨烯悬浮液加热至60℃，加入盐酸多巴胺，反应12～24h，冷却至室温，得聚多巴胺-石墨烯悬浮液；
所述盐酸多巴胺：氧化石墨烯质量比为1:1；所述聚多巴胺-石墨烯悬浮液中石墨烯浓度为0.5～5mg/l；
s2：在s1制得的聚多巴胺-石墨烯悬浮液中加入铁盐，搅拌至溶解，加入沉淀剂，搅拌至溶解，得混合液；混合液进行水热反应，水热温度120～220℃，水热时间6～24h，反应结束后，离心、洗涤干燥，450℃焙烧，得氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料；
所述铁盐：石墨烯质量比为5:1～40:1；所述沉淀剂：铁盐摩尔比为5：1～30：1。
优选地，所述步骤s1中氧化石墨烯是采用改进的hummers方法制得的。
优选地，所述步骤s1中调节ph值至8.5采用的是50mmoll-1的tris-hcl缓冲溶液或氨水。
优选地，所述步骤s2中铁盐选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、硫酸铁铵中的任意一种。
优选地，所述步骤s2中沉淀剂选自尿素、六次甲基四胺、氨水、乙酸钠中的任意一种。
本发明目的之二是提供由上述任一制备方法制得的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料。
本发明目的之三是提供一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在超级电容器中作为电极材料的应用。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
(1)本发明提供了一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合电极材料的制备方法和应用，对炭材料石墨烯、金属氧化物、导电聚合物等电极材料进行合理的设计探索出具有优异电化学性能的电极材料，多巴胺具有一定的还原性，在聚合过程中能同时还原石墨烯，聚多巴胺结构中含有大量的氨基和酚羟基等活性基团，能螯合金属离子使其锚定在石墨烯片上，同时三种复合材料间的相互作用能减少材料的聚集，从而制备尺寸较小的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合纳米材料，具有制备方法简单、形貌均匀、分散良好、成本低廉等优点；
(2)本发明提供的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在koh电解液中具有良好的电化学性能，在三电极体系中实现优异的比电容，在1ag-1条件下，比电容达到818fg-1，是一种具有良好电容性能的超级电容器复合材料，在实际应用方面具有非常重要的意义。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的sem图；
图2为本发明实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的等温吸脱附曲线图；
图3为本发明实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的xrd图；
图4为本发明实施例2中制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的在不同扫描速率下的循环伏安曲线图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
实施例1
本实施例一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料，具体是通过如下步骤制备得到的：
采用改进的hummers方法制备氧化石墨烯，将10g的氧化石墨烯分散到去离子水中，在超声波清洗器中超声处理1h后移入三口烧瓶中，得到氧化石墨烯悬浮液，并用缓冲溶液或碱调节ph值至8.5；将所述氧化石墨烯悬浮液加热至60℃，向烧瓶中加入盐酸多巴胺，盐酸多巴胺与氧化石墨烯的添加比例为质量比1：1，利用盐酸多巴胺对氧化石墨烯进行还原和表面聚合，表面聚合的温度为60℃，聚合反应时间为24h，聚合产物冷却至室温后，加水稀释，制备浓度为2mgml-1的聚多巴胺-石墨烯悬浮液；
准确量取20ml稀释后的2mgml-1聚多巴胺-石墨烯悬浮液，放入磁子室温下搅拌10min，并加入400mg的fe(no3)39h2o，搅拌30min待fe(no3)39h2o全部溶解后，加入600mg尿素作为沉淀剂，搅拌20min尿素溶解后得到的混合物转入50ml的不锈钢反应釜中进行水热反应，水热温度为180℃，水热时间为12h。反应结束后取出后冷却至室温，离心洗涤，60℃真空干燥12h，450℃焙烧2h，即得氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料。
实施例2
本实施例一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料，具体制备方法和实施例1相同，不同之处仅在于，所采用的fe(no3)39h2o与石墨烯的质量比为20：1。
实施例3
本实施例一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料，具体制备方法和实施例1相同，不同之处仅在于，所采用的fe(no3)39h2o与石墨烯的质量比为30:1。
实施例4
本实施例一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料，具体制备方法和实施例1相同，不同之处仅在于，所采用的fe(no3)39h2o与石墨烯的质量比为40:1。
以实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料为例，对其进行性能检测，如图1-3所示：
图1为实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的sem图，由图1可以看出，fe2o3纳米颗粒呈小球状，平均尺寸约40nm，均匀分布在pda-rgo表面；图2为实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的等温吸脱附曲线，由图2可以看出，吸脱附曲线为典型的iv型曲线，表明复合材料具有介孔结构，部分石墨烯碎片在合成过程中可作为模板剂存在，使制备的复合材料形成了介孔结构；图3为实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的xrd图，由图3可以看出，样品在2θ＝24.0°,33.3°,35.7°,41°,43.4°,49.6°,54.2°,57.2°,62.6°和64.1°均有较强的衍射峰，这些峰对应于α-fe2o3的(012),(104),(110),(113),(202),(024),(116),(018),(214)和(300)晶面，表明复合材料中的氧化铁为α-fe2o3。
同样对实施例1和实施例3-4也进行了测试，实施例1和实施例3-4制备的材料也具有和实施例2相似的表面微结构特征，由于实施例1～4所制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料所具有的表面微结构特征，它们可作为超级电容器中的工作电极材料来使用。
下面我们以实施例1～4所制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料作为超级电容器的工作电极材料，采用循环伏安法对超级电容器的性能进行测试。
超级电容器的工作电极制作过程如下：将上述实施例所制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料与乙炔黑和ptfe按80：10：10的质量比例混合调匀后涂在泡沫镍上，涂抹面积为1cm*1cm，然后放入真空干燥箱中60℃干燥过夜，制成工作电极。
具体测试条件为：用铂电极作为对电极，氧化汞电极为参比电极，以及上述工作电极，电解液为6mkoh溶液，电压窗口为-1.05～-0.05v，扫描速率5mvs-1～80mvs-1。实施例1～实施例4的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料作为工作电极的具体测试结果如下表1所示：
表1实施例1～4提供的复合材料的比电容结果
由表1可以看出，实施例1～实施例4制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在6mkoh电解液中均具有优异的电容性能。
此外，针对实施例2提供的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料，我们还进一步测定了其在不同扫描速率下的循环伏安曲线图，图4为实施例2提供的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在不同扫描速率下的循环伏安曲线图(沿箭头方向扫描速率依次为5mvs-1，10mvs-1，20mvs-1，30mvs-1，50mvs-1，80mvs-1)。由图4可以看出，氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在不同扫速下均存在一对对称的氧化还原峰，表明样品具有赝电容性质。氧化峰和还原峰的位置随着扫速的增加而变化，随着扫速增加，氧化还原峰的面积增加，表明在高扫速下具有更大的电容。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。
太多了。。。一、太阳能
天威保变（600550）形成太阳能原材料、电池组件的全产业布局
小天鹅（000418）大股东参股无锡尚德太阳能电力
岷江水电（600131）参股华冠科技涉足太阳能产业
生益科技（600183）控股的东海硅微粉公司是国内最大硅微粉生产企业
维科精华（600152）成立的宁波维科能源公司专业生产各种动力、太阳能电池
安泰科技（000969）与德国ODERSUN公司合作薄膜太阳能电池产业
长城电工（600192）参股长城绿阳太阳能公司涉足太阳能领域
乐山电力（600644）参股四川新光硅业主要生产多晶硅太阳能硅片
华东科技（000727）国内最大的太阳能真空集热管生产商?
春兰股份（600854）大股东计划投资30亿开发新能源
威远生化（600803）实际控股股东新奥集团从事太阳能等新能源产品生产
力诺太阳（600885）太阳能热水器的原材料供应商:
西藏药业（600211）发起股东之一为西藏科光太阳能工程技术公司
新华光（600184）太阳能特种光玻基板
特变电工（600089）控股的新疆新能源从事太阳能光伏组件制造
航天机电（600151）控股的上海太阳能科技电池组件产能迅速提升
南玻A （000012）05年10月拟首期2亿元建设年产能30兆瓦太阳能光伏电池生产线。
交大南洋（600661）控股的交大泰阳从事太阳能电池组件生产
杉杉股份（600884）参股尤利卡太阳能，掌握单晶硅太阳能硅片核心技术
王府井（600859）全资子公司深圳王府井联合了中国最大的太阳能专业研究开发机构-- 北京太阳能研究所成立了北京桑普光电技术公司
风帆股份（600482）投巨资参与太阳能电池组件生产
航空动力（600893）太阳能发电机、风能发电机
乐凯胶片（600135）太阳能电池背板生产
二、风能
金风科技 (002202) 世界最大的风机制造商
金山股份（600396）风力发电,风力发电设备安装及技术服务
湘电股份（600416）控股股东与德国莱茨鼓风机有限公司签订合资生产离心风机生产协
议，目前风电资产主要在控股股东中
金山股份（600396）风力发电,风力发电设备安装及技术服务
三、风力发电
特变电工（600089）与沈阳工业大学等设立特变电工沈阳工大风能有限公司
京能热电（600578）为国华能源第二大股东，间接参与风能建设
东方电机（600875）风电设备制造
四、核能
中核科技（000777）大股东为中国核工业总公司
中成股份（000151）与清华大学等共同研究开发核能源，科技含量高
申能股份（600642）投资33601万元收购核电秦山联营公司12％股权以及投资10559 万元收
购秦山第三核电公司10％的股权
五、地热
京能热电（600578）为北京地区主要供电单位，具备地热发电和风力发电等题材
六、乙醇汽油
丰原生化（000930）是安徽省唯一一家燃料乙醇供应单位
华润生化（600893）控股股东华润集团控股吉林燃料乙醇和黑龙江华润酒精二大定点企业
广东甘化（000576）利用甘蔗、玉米等可再生性糖料资源生产燃油精，成为汽油代替品
华资实业（600191）利用可再生性糖料资源生产燃油精，成为纯车用汽油代替品
荣华实业（600311）赖氨酸（豆粕的替代品）新增产能最大的企业之一
华冠科技（600371）在国内率先拥有了玉米深加工多项最新技术的所有权或使用权
七、氢能
同济科技（600846）公司与中科院上海有机化学研究所、上海神力科技合资组建中科同力
化工材料有限公司开发燃料电池电动车。
中炬高新（600872）子公司中炬森莱生产动力电池
春兰股份（600854）春兰集团研发20-100AH系列的大容量动力型高能镍氢电池
力元新材（600478）主要生产泡沫镍
包钢稀土（600111）利用1997年首次发行股票募集的资金开发镍
八、锂电池
澳柯玛（600336）子公司澳柯玛新能源技术公司为锂电池行业标准制订者
杉杉股份（600884）生产锂电池材料，为国内排名第一供应商
TCL集团（000100）子公司生产锂电池
维科精华（600152）成立工业园，生产动力电池、锂电、太阳能电池等项
佛塑股份（000973）与比亚迪香港公司合作生产特种电池材料
中国宝安（000009）全球第二中国第一的锂电池材料制造商
九、垃圾发电
岁宝热电（600864） 参股公司黑龙江新世纪能源有限公司主营垃圾发电
东湖高新（600133）主营转变为生活垃圾发电、生物质能源等在内清洁再生能源业务
凯迪电力（000939）公司在垃圾发电领域处领先地位
泰达股份（000652）公司双港垃圾焚烧发电项目进入商业阶
十、节能
方大A （000055）氮化镓基半导体照明材料及其器件项目技术和规模居国内领先水平
LED照明
联创光电（600363）国家"铟镓氮LED外延片、芯片产业化"示范工程企业
华微电子（600360）半导体电子大功率器件生产基地
上海科技（600608）合资的子公司主营高亮度蓝光、绿光、白光LED芯片规模化制造
和封装
长电科技（600584）与北京工大智源科技组建光电子公司，研制高亮度白光芯片
福日股份（600203）与中科院半导体研究所合作投资氮化镓基高亮度芯片与发光器件
十一、绿色照明
浙江阳光（600261）公司是目前亚洲最大的节能制造厂商，也是飞利浦贴牌灯的最大生
产商
佛山照明（000541）照明产业龙头企业，开发新一代节能荧光灯建筑节能
双良股份（600481） 公司是溴化锂制冷机国家标准制定者，国内最大的溴化锂制冷机制
造商之一，该产品具备节能环保优势
清华同方（600100）清华同方人工环境有限公司提供建筑节能系统
方大A （000055） 开发高科技节能环保幕墙
杭箫钢构（600477）建筑节能钢结构示范单位
远兴能源（000683）控股75％投资二甲醚井田开发，计划年产800万吨
以上不是全部新能源概念股，还有很多具有新能源概念的没有纳入，也不包括新能源汽车
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