一种聚吡咯纳米管/石墨烯纳米片复合材料、其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于储能纳米材料领域，更具体地，涉及一种聚吡咯纳米管/石墨烯纳米片复合材料、其制备方法和应用，其为石墨烯纳米片构成壳层包覆在聚吡咯纳米管的外表面，其中石墨烯纳米片的尺寸为5～30nm，所述石墨烯纳米片和所述聚吡咯纳米管以酰胺键进行连接，所述复合材料中酰胺键碳占总碳比不高于6.7％，对应石墨烯壳层对所述聚吡咯纳米管的部分或完全包覆。该复合材料以化学共价键连接聚吡咯纳米管和石墨烯纳米片，并通过调整二者之间的质量比，实现可控的石墨烯壳层对聚吡咯纳米管的部分到完全包覆，将该复合材料应用于一种全固态柔性超级电容器，增加导电性，优化提高电容容量，同时作为保护壳层，增强充放电循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚吡咯纳米管/石墨烯纳米片复合材料、其制备和应用
本专利技术属于储能纳米材料领域，更具体地，涉及一种聚吡咯纳米管/石墨烯纳米片复合材料、其制备方法和应用。
技术介绍
随着可持续及清洁能源需求不断增长，电化学储能系统在绿色电网、便携式电子设备及电动汽车等领域的重要作用日益凸显。超级电容器储能具有功率密度高、充放电速度快、服役寿命长等优势，获得了众多关注，近年来可穿戴电子产品快速发展，全固态柔性超级电容器又受到了高度青睐，开发电化学电容性能优异及循环稳定性高的电极材料是其中的关键内容和重要挑战。导电聚合物(如聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩)成本较低，具有良好的物理及化学性质和优异的电化学电容性能，是超级电容器理想的电极材料。为了进一步提高比表面及扩展性能，各种导电聚合物纳米结构诸如纳米管、纳米球、纳米线等及其复合物被设计、制备并用作电极材料。然而，纳米结构的导电聚合物循环稳定性较差，容易脱掺杂处于绝缘态、接触电阻较高、结构稳定性在充放电体积膨胀/收缩过程中被破坏。导电聚合物与碳纳米材料(如碳纳米管/线、富勒烯、石墨烯)的复合是提高其电导性及充放电循环稳定性的一种有效途径，特别是石墨烯，具有良本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚吡咯纳米管/石墨烯纳米片复合材料，其特征在于，其为石墨烯纳米片构成壳层包覆在聚吡咯纳米管的外表面，其中石墨烯纳米片的尺寸为5～30nm，所述石墨烯纳米片和所述聚吡咯纳米管以酰胺键进行连接，所述复合材料中酰胺键碳占总碳比不高于6.7％，对应石墨烯壳层对所述聚吡咯纳米管的部分或完全包覆。

【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯纳米管/石墨烯纳米片复合材料，其特征在于，其为石墨烯纳米片构成壳层包覆在聚吡咯纳米管的外表面，其中石墨烯纳米片的尺寸为5～30nm，所述石墨烯纳米片和所述聚吡咯纳米管以酰胺键进行连接，所述复合材料中酰胺键碳占总碳比不高于6.7％，对应石墨烯壳层对所述聚吡咯纳米管的部分或完全包覆。2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中酰胺键碳占总碳比在4％～6％之间。3.一种聚吡咯/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚吡咯纳米管和石墨烯纳米片按照质量比10:1～1:10混合分散于溶剂中，加入催化剂，使之发生酰化反应，得到酰化反应产物；所述石墨烯纳米片含有羧基，其尺寸为5～30nm；(2)将步骤(1)所述酰化反应产物进行清洗，除去溶剂、催化剂和未反应的石墨烯纳米片，干燥后分散于去离子水中，加入还原剂，除去所述反应产物中石墨烯壳层的含氧基团，得到还原后产物；(3)将步骤(2)所述还原后产物水洗后干燥，得到核/壳结构的聚吡咯纳米管/石墨烯纳米片复合材料。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚吡咯纳米管的制备方法为：将三氯化铁与甲基橙在溶剂中以5:1～20:1的摩尔比混合，10～30℃搅拌30～...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏宝玉，齐锴，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42