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。
英文名4-(2-aminoethyl)benzene-1,2-diolI中文名4-(2-乙胺基)苯-1,2-二醇
其它名称2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethylamine3,4-dihydroxyphenethylamine3-hydroxytyramineDAIntropinRevivanOxytyramine
识别CAS号51-61-6PubChem681SMILESC1=CC(=C(C=C1CCN)O)O
性质化学式C8H11NO2
摩尔质量153.178gmol-1
熔点128°C(401K)
在水中的溶解度60.0g/100ml(°C),solid
编辑本段多巴胺的概述
多巴胺(Dopamine) (C6H3(OH)2-CH2-CH2-NH2) 由脑内分泌，可影响一个人的情绪。 它正式的化学名称为4-(2-乙胺基)苯-1,2-二醇，简称「DA」。Arvid Carlsson确定多巴胺为脑内信息传递者的角色使他赢得了2000年诺贝尔医学奖。多巴胺是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质。这种脑内分泌主要负责大脑的情欲，感觉，将兴奋及开心的信息传递，也与上瘾有关。爱情其实就是脑里产生大量多巴胺作用的结果。所以，吸烟和吸毒都可以增加多巴胺的分泌，使上瘾者感到开心及兴奋。根据研究所得，多巴胺能够治疗抑郁症；而多巴胺不足则会令人失去控制肌肉的能力，严重会令病人的手脚不自主地震动或导致帕金森氏症。最近，有科学家研究出多巴胺可以有助进一步医治帕金森症。治疗方法在于恢复脑内多巴胺的水准及控制病情。
常用其盐酸盐，为白色或类白色有光泽的结晶；无臭，味微苦；露置空气中及遇光色渐变深。在水中易溶，在无水乙醇中微溶，在氯仿或乙醚中极微溶解。熔点243℃-249℃(分解)。
编辑本段作用与用途
本品为体内合成肾上腺素的前体，具有β受体激动作用，也有一定的受体激动作用。能增强心肌收缩力，增加排血量，加快心率作用较轻微(不如异丙肾上腺素明显)；对周围血管有轻度收缩作用，升高动脉压，对内脏血管(肾、肠系膜、冠状动脉)则使之扩张，增加血流量；使肾血流量及肾小球滤过率均增加，从而促使尿量及钠排泄量增多。用于各种类型休克，包括中毒性休克1JLl源性休克、出血性休克、中枢性休克、特别对伴有肾功能不全、心排出量降低、周围血管阻力增高而已补足血容量的病人更有意义。
编辑本段药品特性
多巴胺(dopamine)是NA的前体物质，是下丘脑和脑垂体腺中的一种关键神经递质，中枢神经系统中多巴胺的浓度受精神因素的影响，神经末梢的GnRH和多巴胺间存在着轴突联系并相互作用，以及多巴胺有抑制GnRI-{分泌的作用。
中脑的神经原物质多巴胺(Dopamine)，则直接影响人们的情绪。从理论上来看，增加这种物质，就能让人兴奋，但是它会令人上瘾。多巴胺在前脑和基底神经节(Basal Ganglia)出现，基底神经节负责处理恐惧的情绪，但由于多巴胺的缘故，取代了恐惧的感觉，因此有很多人的上瘾行为，都是因多巴胺而起的。
你有否想过,人为甚么会思想，会有感觉，会对一些事物热烈追求，这可能都只不过来自我们大脑内一些微小物质的化学作用而已.
阿尔维德—卡尔森等三人就是研究这种人皆有之的物质而获得诺贝尔奖,他们研究的化学物质名叫「多巴胺」(dopamine),能影响每一个人对事物的欢愉感受.
人的脑中存在著数千亿个神经细胞,人所以能有七情六欲,控制四肢躯体灵活运动,都是由于脑部信息在它们之间传递无阻.然而,神经细胞与神经细胞之间存在间隙,就像两道山崖中的一道缝,讯息要跳过这道缝才能传递过去.
这些神经细胞上突出的小山崖名叫「突触」(synapse),当信息来到突触,它就会释放出能越过间隙的化学物质,把信息传递开去,这种化学物质名叫「递质」,多巴胺就是其中一种递质.
多巴胺的作用是把亢奋和欢愉的信息传递,人们对一些事物「上瘾」主要是由于它.诺贝尔委员会主席彼得松在评论今届奖项时就说：「烟民,酒鬼和隐君子统统与多巴胺数量有关,受多巴胺控制.」
香烟中的尼古丁会令人上瘾,是由于尼古丁刺激神经元分泌多巴胺,使人感到快感.因此,近年的一些戒烟研究,都以针对多巴胺来进行.甚至,有学者提出,爱情的产生,也源于多巴胺的分泌带来了亢奋.
编辑本段多巴胺可能加剧了帕金森氏病
震颤、僵硬和说话含糊等是帕金森氏病患者常见的症状，出现这些症状的根本原因是制造多巴胺的神经元的死亡，多巴胺是一种控制肌肉运动的化学物质。但是，究竟什么物质杀死了这些大脑细胞是一个让研究人员们困惑已久的问题。现在，一项令人激动的研究推测一个让人吃惊的凶手——多巴胺自身的一种形式可能辅助了神经元的退化，神经元的退化是对这种疾病的解释。
脑中部分被帕金森氏病侵袭的神经元的标志是它们以名为Lewy bodise的 纠缠物的方式存在。这些神经簇是由一种折叠状或纤维状的名为a-synuclein的蛋白质组成。神经科学家们最初假设纤维状的a-synuclein造成了神经细胞的死亡。纤维状的a-synuclein是相对于普遍存在于健康大脑中的未折叠的蛋白质。然而，最近研究人员们跟踪了一种版本的a-synuclein，它游离在正常的和纤维状的蛋白质之间，他们将之称为原纤维体(protofibrillar)。部分研究人员认为原纤维体的毒性比纤维体大得多。为了更好地认识原纤维体，美国波士顿哈佛医学院的Peter Lansbury和他的同事们着手寻找影响原纤体形成的化合物。研究人员们在11月9日出版的《科学》周刊上报告说，他们在含有a-synuclein的试管中筛选出169种化合物，其中有15种抑止原纤维体转化为纤维体，研究人员们相信如果原纤维体的毒性更大的话，那么这种抑止就是一件坏事。这15种抑止剂中有14种属于一类名为儿茶酚胺的神经调节剂，这种神经调节剂包括多巴胺在内。因为帕金森氏疾病是由多巴胺的缺失引发的，所以多巴胺或类似多巴胺的化合物可能会加剧这种疾病的观点看起来似乎有些离奇。
当研究人员向试管中的混和物加入抗氧化剂时，原纤维体转变为纤维体的速度加快了，这提供了一个关键的线索。Lansbury解释说，多巴胺在细胞质中形成，在那里它能被氧化。但是到达突触囊中的多巴胺会在那里被储存和释放，并可保护它们不被氧化。Peter Lansbury怀疑在帕金森氏患者的大脑中，多巴胺和它的氧化形式的自然平衡出现了问题。
美国宾夕法尼亚大学的神经生物学家Virginia Lee说，这一工作补充了原纤维体有害、氧化应力帮助它们停留在附近的证据。但是，科学家们也同意说这一研究应该在培养细胞和动物实验中重复，以便得到的结论能够被再次肯定、且能更好地被理解。
编辑本段血拼前请控制自己的多巴胺
现在，科学证实了萨米扎和许多消费者早就清楚的道理：购物能使人心情愉悦。越来越多的大脑研究结果显示，购物能够刺激大脑的主要区域，改善情绪，让我们心旷神怡——至少暂时如此。浏览装饰一新的假日橱窗或找到一件心仪已久的玩具似乎会开启大脑的奖励中心，刺激大脑化学物质的释放，使你达到购物兴奋状态。了解你的大脑对购物做出反应的方式有助于你认识假日购物的高峰和低谷，避免买家的后悔和减少支出过度的风险。
假日购物的许多乐趣都同大脑中的化学物质多巴胺有关。多巴胺对我们的身心健康有着至关重要的作用，同时还跟愉悦和满足感有关，当我们经历新鲜、刺激或具有挑战性的事情时，大脑中就会分泌多巴胺。对许多人而言，购物就属于此列。印第安纳大学教授、研究购物成瘾行为的恩格斯说，人们在所居住社区之外的其他地区购物时会更加挥霍无度。
但对大脑活动的核磁共振研究显示，多巴胺浓度的上升与对经历预期的关系要比实际经历更大，这可以解释为什么人们在逛商店或寻找廉价商品时会感到很有乐趣。
多巴胺能让一个人痴迷于购物，做出错误的决策。埃默里大学的伯恩斯说，多巴胺可以解释为何一个人购买鞋子后却从来不穿。他说，看到这双鞋后，这个人的多巴胺就大量分泌。他说，多巴胺会刺激你的购买欲望。它就像是行动的助推剂一样，但一旦购买行为完成后，其浓度就会下降。神经学家、研发主管刘易斯也指出，假日期间拥挤的顾客、恶劣的服务和你已经支出过多金钱的现实会迅速打消购物的良好感觉。
了解购物在我们大脑中引发的实际变化有助于做出更好的购物决策，避免在多巴胺带来购买冲动时过度支出。比如，从想购买的物品前走开，第二天再来选择将会消除购物冲动，有助于做出更加清醒的决策。
印第安纳大学的恩格斯整理了一份注意事项，帮助人们更好地做出购物决策。尽管这些步骤旨在帮助具有强迫性购物问题的人们，但对充满假日购物狂热心情的任何人都适用。
——只购买清单上的商品，避免购物冲动。
——使用现金或借记卡。财力限制能够使你在产生购物冲动时放弃负担不起的商品。
——在商店关门或把钱包落在家里时浏览橱窗中的商品。你可以享受到购物的乐趣，同时没有支出过度的风险。
——在拜访亲友时不要购物。在陌生场所的购物新鲜感很可能会让你购买不需要的商品。
编辑本段多巴胺造成人总是旧情难忘
热恋是美妙的，分手是痛苦的，但却都是幸福的。不过不幸的是，热恋之后的单身男女似乎总难再找到那曾有的激情和心仪的对象。为什么会这样，美国科学家通过研究田鼠揭开了其中的奥秘。
田鼠是实行终身一夫一妻制的“性情动物”。据英国《卫报》12月5日报道，加利福尼亚州立大学的学者近期专门对这种动物进行了跟踪，研究它们的大脑和行为，分析它们的爱情产生与消亡过程，结果学者们结合二者后发现，当雄田鼠和雌田鼠交配以后，雄田鼠就会一生一世忠于雌田鼠，每当这个时候，雄田鼠的大脑就会释放出大量多巴胺———一种名为“感觉良好”的化学物质。
研究带头人布兰登·阿拉戈纳将这种多巴胺戏称为“爱情的毒药”。当他们把这种化学物质注射到从来没有交配过的雄田鼠的大脑里时，发现这些小家伙马上放弃了对其他雌田鼠的追求，而是一心一意地只想获得那只早已倾心的雌田鼠的爱。进一步的研究发现，这种多巴胺会改变田鼠大脑某一区域上的“沟渠”，这个区域为许多动物所拥有，包括人类。当已经有伴侣或曾有过伴侣的雄田鼠再次结识一个新异性时，它大脑里的这个区域就会发生剧烈变化，尽管这个时候雄田鼠大脑也会产生“爱情的毒药”这种化学物质，但是此时，该化学物质就会被已经改变的“沟渠”导向另一个神经元，导致雄田鼠无法对新异性燃起曾有的激情，遂变得冷淡起来。
阿拉戈纳认为，虽然田鼠的爱情生活和人类的不一样，但是作用原理是共通的。也就是说，人类总是旧情难忘，实际上是多巴胺作用的结果。
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