一种细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料的制备方法及其应用，本发明专利技术涉及一种导电膜材料的制备方法及其应用，本发明专利技术的目的是为了解决现有柔性电极材料制备工艺复杂、成本高，不具备良好的稳定性及力学性能的问题，方法为：制备细菌纤维素浆料；制备细菌纤维素聚苯胺复合材料溶液，制备碳纳米管水分散液，将细菌纤维素聚苯胺复合材料溶液真空抽滤成膜，然后加入碳纳米管水分散液继续抽滤干燥，制成细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料，应用于超级电容器。本发明专利技术可规模化生产，制备工艺简单、成本低、导电膜材料稳定性及力学性能好，制备成超级电容器具有很好的电容性。本发明专利技术属于纳米材料技术领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种导电膜材料的制备方法及其应用。
技术介绍
传统的能源来源日益消耗殆尽，刺激人们去寻找可替代的能源和有效的能量贮存装置，而超级电容器具有高功率密度和较高的能量密度，应用于混合电动车、电动车、便携式电子设备等重要的领域，一直备受人们青睐。当今社会对柔性、可弯曲设备储能需求的快速增长，人们急需研发下一代价廉、柔软、可弯曲的超级电容器，而电极材料是最重要的组成部分。但现有柔性电极材料制备工艺复杂、成本高，不具备良好的稳定性及力学性能。因此，釆用一个简单、有效、环保、适用于规模化生产的制备方法制备高性能的柔性电极材料尤其重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有柔性电极材料制备工艺复杂、成本高，不具备良好的稳定性及力学性能的问题，提供。本专利技术一种细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料的制备方法按如下步骤进行:—、将细菌纤维素剪切成块后浸泡在去离子水中超声洗涤，然后置于去离子水中，搅拌使其分散均匀，再转移到匀浆机中搅拌，得到细菌纤维素浆料；二、将苯胺单体与浓度为lmol/L盐酸溶液混合，得到苯胺单体的盐酸溶液；向细菌纤维素浆料中加入苯胺单体的盐酸溶液，搅拌使苯胺单体与细菌纤维素分散均匀，得到混合液A ；三、将氧化剂与浓度为lmol/L的盐酸溶液混合，得到混合液B ;将混合液B以0.5滴?60滴/s的滴加速率滴加到混合液A中，原位氧化聚合生成细菌纤维素聚苯胺复合材料溶液；四、向酸化的碳纳米管中加入表面活性剂，然后分散在去离子水中，得到碳纳米管水分散液；五、将细菌纤维素聚苯胺复合材料溶液真空抽滤成膜，然后加入碳纳米管水分散液继续抽滤成膜，再放入真空干燥箱中进行干燥，制成细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料；其中细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料中细菌纤维素与步骤二中苯胺单体的质量比为(0.1?6):1 ;细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料中细菌纤维素与步骤四中酸化的碳纳米管的质量比为1: (0.02?0.2);苯胺单体与氧化剂的摩尔比为(0.5 ?5)本专利技术细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料的应用是指作为电极应用于超级电容器中。细菌纤维素是通过微生物的发酵获得的，其性能优良、资源丰富、环境友好，薄膜具有超精细网状结构、高结晶度、高纯度、高机械强度，作为一种新兴的环境友好型材料成为国内外材料领域研究的热点，细菌纤维素含有大量的羟基，具有良好的亲水性，与其他水溶性的高分子容易发生氢键结合，因而细菌纤维素作为复合材料具有天然的优势。碳纳米管由于具有独特的中空结构，良好的导电性和高的比表面积，被认为是超级电容器理想的电极材料之一，引起广泛的关注。导电聚苯胺原料易得、合成简便、成本低廉，具有良好的化学稳定性、导电性和赝电容储能特性，被认为是一种极具发展潜力的超级电容器电极材料。本专利技术的有益效果:(I)利用细菌纤维素超精细网络结构和优异的力学性能等特性，以此为基底负载纳米导电聚合物，可制备成超级电容器用自支撑柔性电极；(2)可规模化生产，制备工艺简单、节能、反应条件温和、毒性小，原料廉价易得成本低、导电膜材料稳定性及力学性能好；(3)直接用做超级电容器电极具有很好的电容性。【附图说明】图1为实施例1所获得的细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料的扫描电镜照片；图2为实施例1中碳纳米管水分散液的照片；图3为实施例1所获得的以细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料制备的工作电极在IM硫酸电解液中的不同扫描速度下的循环伏安曲线；其中a为2mV/s，b为5mV/s，c 为 8mV/s，d 为 1mV/s ；图4为实施例1所获得的以细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料制备的工作电极在IM硫酸电解液中的恒电流充放电曲线；其中a为2.5mA/cm2，b为5mA/cm2，c为9mA/cm2；图5为实施例2所获得的以细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料制备的工作电极在IM硫酸电解液中的恒电流充放电曲线；其中a为2mA/cm2，b为5mA/cm2，c为9mA/cm2；图6为实施例1?2所获得的以细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料制备的工作电极在IM硫酸电解液中依据恒电流充放电曲线计算所得的比电容曲线，其中a为BC-PAIN-CNT-1，b 为 BC-PAIN-CNT-2。【具体实施方式】本专利技术技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。【具体实施方式】一:本实施方式一种细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料的制备方法按如下步骤进行:—、将细菌纤维素剪切成块后浸泡在去离子水中超声洗涤，然后置于去离子水中，搅拌使其分散均匀，再转移到匀浆机中搅拌，得到细菌纤维素浆料；二、将苯胺单体与浓度为lmol/L盐酸溶液混合，得到苯胺单体的盐酸溶液；向细菌纤维素浆料中加入苯胺单体的盐酸溶液，搅拌使苯胺单体与细菌纤维素分散均匀，得到混合液A ；三、将氧化剂与浓度为lmol/L的盐酸溶液混合，得到混合液B ;将混合液B以0.5滴?60滴/s的滴加速率滴加到混合液A中，原位氧化聚合生成细菌纤维素聚苯胺复合材料溶液；四、向酸化的碳纳米管中加入表面活性剂，然后分散在去离子水中，得到碳纳米管水分散液；五、将细菌纤维素聚苯胺复合材料溶液真空抽滤成膜，然后加入碳纳米管水分散液继续抽滤成膜，再放入真空干燥箱中进行干燥，制成细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料；其中细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料中细菌纤维素与步骤二中苯胺单体的质量比为(0.1?6):1 ;细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料中细菌纤维素与步骤四中酸化的碳纳米管的质量比为1: (0.02?0.2);苯胺单体与氧化剂的摩尔比为(0.5 ?5)本实施方式中细菌纤维素为市售产品。细菌纤维素是通过微生物的发酵获得的，其性能优良、资源丰富、环境友好，薄膜具有超精细网状结构、高结晶度、高纯度、高机械强度，作为一种新兴的环境友好型材料成为国内外材料领域研究的热点，细菌纤维素含有大量的羟基，具有良好的亲水性，与其他水溶性的高分子容易发生氢键结合，因而细菌纤维素作为复合材料具有天然的优势。碳纳米管由于具有独特的中空结构，良好的导电性和高的比表面积，被认为是超级电容器理想的电极材料之一，引起广泛的关注。导电聚苯胺原料易得、合成简便、成本低廉，具有良好的化学稳定性、导电性和赝电容储能特性，被认为是一种极具发展潜力的超级电容器电极材料。本实施方式的有益效果:(I)利用细菌纤维素超精细网络结构和优异的力学性能等特性，以此为基底负载纳米导电聚合物，可制备成超级电容器用自支撑柔性电极；(2)可规模化生产，制备工艺简单、节能、反应条件温和、毒性小，原料廉价易得成本低、导电膜材料稳定性及力学性能好；(3)直接用做超级电容器电极具有很好的电容性。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述的细菌纤维素为细菌纤维素边角料。其它与【具体实施方式】一相同。【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一所述的超声洗涤的条件为超声时间10h，且每一小时更换去离子水。其它与【具体实施方式】一或二相同。【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二和步骤三盐酸溶液的总摩尔量与苯胺本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：一、将细菌纤维素剪切成块后浸泡在去离子水中超声洗涤，然后置于去离子水中，搅拌使其分散均匀，再转移到匀浆机中搅拌，得到细菌纤维素浆料；二、将苯胺单体与浓度为1mol/L盐酸溶液混合，得到苯胺单体的盐酸溶液；向细菌纤维素浆料中加入苯胺单体的盐酸溶液，搅拌使苯胺单体与细菌纤维素分散均匀，得到混合液A；三、将氧化剂与浓度为1mol/L的盐酸溶液混合，得到混合液B；将混合液B以0.5滴～60滴/s的滴加速率滴加到混合液A中，原位氧化聚合生成细菌纤维素聚苯胺复合材料溶液；四、向酸化的碳纳米管中加入表面活性剂，然后分散在去离子水中，得到碳纳米管水分散液；五、将细菌纤维素聚苯胺复合材料溶液真空抽滤成膜，然后加入碳纳米管水分散液继续抽滤成膜，再放入真空干燥箱中进行干燥，制成细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料；其中细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料中细菌纤维素与步骤二中苯胺单体的质量比为(0.1～6):1；细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料中细菌纤维素与步骤四中酸化的碳纳米管的质量比为1:(0.02～0.2)；苯胺单体与氧化剂的摩尔比为(0.5～5):1。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁国辉，刘荣，马丽娜，张芳平，张法宁，黎恩源，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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