一种碳纤维/三维网状石墨烯复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维/三维网状石墨烯复合材料的制备方法及其应用，通过涂覆及热处理的方法，在碳纤维表面生长具有多孔及薄层结构的石墨烯，三维石墨烯片层结构与碳纤维组成网状结构。该结构具有较高的比表面积，同时能够实现电子及电解液离子的快速传输，提高电容性能。本发明专利技术碳纤维/三维网状石墨烯复合材料不仅可以直接作为电极材料，而且可以作为一种导电基底，通过生长其他电极材料，进一步运用于超级电容器中。

Preparation and application of a carbon fiber / 3D mesh graphene composite

The invention discloses a three-dimensional carbon fiber / graphene composite preparation method and its application, through the method of coating and heat treatment, the graphene grown on carbon fiber surface has porous structure and thin layer, three-dimensional graphene layer structure and composition of carbon fiber net structure. The structure has a high specific surface area, at the same time, it can realize the rapid transmission of the ion of the electronic and electrolyte and improve the performance of the capacitor. The carbon fiber / three-dimensional network graphene composite material not only can be directly used as electrode material, but also can be used as a conductive substrate, and can be further applied to supercapacitors by growing other electrode materials.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维/三维网状石墨烯复合材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种碳纤维/三维网状石墨烯复合材料的制备方法及其应用，属于纳米材料

技术介绍
作为一种新型的绿色储能装置，电化学超级电容器因具有高功率密度、高充放电效率、大的充放电倍率、长寿命等特点，获得了广泛的关注。电极材料是决定超级电容器电化学稳定性、功率密度及能量密度的重要因素之一，是目前的研究热点。碳材料作为一种常见的超级电容器电极材料，具有较高的比表面积，较好的稳定性和较长的循环寿命。碳材料结构多样，例如碳纳米管，块状活性炭，碳球以及层状石墨烯等。其中碳纤维是一类具有纤维形态，含碳量高，性能优异的碳材料，具有密度小、质量轻、化学稳定性以及突出的力学性能等优势，从而引起广泛关注。然而，碳纤维比表面积较小，电容质量比较低，直接作为超级电容器电极材料，其电化学性能较差。因此，如何增大碳纤维比表面积、提高碳纤维作为电极材料在超级电容器实际运用中作用，具有重要研究意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳纤维/三维网状石墨烯复合材料的制备方法及其应用。本专利技术通过涂覆及热处理的方法，在碳纤维表面生长具有多孔及薄层结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维/三维网状石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：称取PVA固体0～6g，加蒸馏水30ml后升温至70‑90℃搅拌溶解，得到PVA溶液；将KOH固体溶解在10‑30ml蒸馏水中，随后与PVA溶液混合，于60‑80℃搅拌10‑300min，获得PVA‑KOH溶液；步骤2：称取葡萄糖粉末0.1～5g、红磷0.01～1.5g以及醋酸镍0.01～1g，加入20‑30ml蒸馏水混合，于50‑80℃下搅拌10‑300min，至溶液呈粘稠状，得到葡萄糖‑红磷‑醋酸镍混合液；将PVA‑KOH溶液与葡萄糖‑红磷‑醋酸镍混合液混合，搅拌均匀，得到混合浆料；步骤3：将步骤2获得的混合浆料...

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维/三维网状石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：称取PVA固体0～6g，加蒸馏水30ml后升温至70-90℃搅拌溶解，得到PVA溶液；将KOH固体溶解在10-30ml蒸馏水中，随后与PVA溶液混合，于60-80℃搅拌10-300min，获得PVA-KOH溶液；步骤2：称取葡萄糖粉末0.1～5g、红磷0.01～1.5g以及醋酸镍0.01～1g，加入20-30ml蒸馏水混合，于50-80℃下搅拌10-300min，至溶液呈粘稠状，得到葡萄糖-红磷-醋酸镍混合液；将PVA-KOH溶液与葡萄糖-红磷-醋酸镍混合液混合，搅拌均匀，得到混合浆料；步骤3：将步骤2获得的混合浆料涂覆在碳纤维纸或PAN纤维膜上，涂覆厚度为10-30um，然后送入管式炉中，在氩气气氛中进行退火处理，退火后用去离子水洗涤，干燥后获得碳纤维/三维网状石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，PVA与KOH的质量比为(5～0):1；所述PVA的分子量为2000-300000。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中，葡萄糖与红磷的质量比为(5～0.1):1，醋酸镍的质量为葡萄糖质量的5-15％。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫健，欧大为，王伟杰，秦清清，吴玉程，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34