一种复合电极及其制作方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种复合电极及其制作方法及应用，包括基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体，其中，所述纳米纤维骨架形成在所述基体上，所述石墨烯复合体形成在所述纳米纤维骨架上，基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体之间牢固结合，提高了复合电极的稳定性。

A Composite Electrode and Its Fabrication Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种复合电极及其制作方法及应用
本专利技术涉及电极
，尤其涉及一种复合电极及其制作方法及应用。
技术介绍
石墨烯由碳六元环组成，具有二维周期蜂窝状点阵结构，这种独特的二维结构，使其具有极高的强度、良好的导电性和极好的透光性等各种优异的物理化学特性。石墨烯作为一种高导电材料现被广泛运用于电极，目前的石墨烯电极通常将石墨烯作为导电材料直接复合在基体表面。石墨烯电极通常仅仅只是堆积于基体表面，稳定性不高。
技术实现思路
本专利技术提供一种复合电极及其制作方法及应用，提高了复合电极的稳定性。本专利技术一方面提供一种复合电极，包括基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体，其中，所述纳米纤维骨架形成在所述基体上，所述石墨烯复合体形成在所述纳米纤维骨架上。在一种可实施方式中，所述基体为由柔性物质制成的柔性基体；所述柔性物质包括PET、PEN和PI中的一种或多种。在一种可实施方式中，所述纳米纤维骨架包括纳米纤维，所述纳米纤维的平均直径为150～250nm，所述纳米纤维骨架的有效孔径为0.5～0.8μm。在一种可实施方式中，所述纳米纤维骨架的原料包括含苯环聚合物、含硅化合物和有机溶剂；所述含苯环聚合物包括PS、PET和PU中的一种或多种；所述含硅化合物包括二氧化硅；所述有机溶剂包括DMF和NMP中的一种或两种。在一种可实施方式中，所述石墨烯复合体的原料包括还原氧化石墨烯、酶类材料、二茂铁、分散剂和溶剂；所述分散剂包括羧甲基纤维素和乙基纤维素中的一种或两种；所述溶剂包括水和乙醇的一种或两种。在一种可实施方式中，所述复合电极厚度为1～10μm，电导率为500～1000S/cm。本专利技术另一方面提供一种复合电极的制作方法，包括：在基体上形成纳米纤维骨架；在所述纳米纤维骨架上形成石墨烯复合体。在一种可实施方式中，所述在基体上形成纳米纤维骨架，包括：配制聚合物溶液；将所述聚合物溶液通过静电纺丝形成在所述基体表面。在一种可实施方式中，所述配制聚合物溶液，包括：将含苯环聚合物和含硅化合物分散于有机溶剂中，形成聚合物溶液；在所述聚合物溶液中，所述含苯环聚合物的质量分数为5％～10％，所述含硅化合物的质量分数为1％～5％。在一种可实施方式中，所述将所述聚合物溶液通过静电纺丝形成在所述基体表面，包括：设置静电纺丝电压为20kV～50kV，喷头流速为10～100μL/min，喷头与基体的间距为5～10cm，将所述聚合物溶液通过所述静电纺丝形成纳米纤维并纳米纤维喷涂在所述基体表面，形成纳米纤维骨架，所述纳米纤维骨架厚度为30～50μm。在一种可实施方式中，所述在所述纳米纤维骨架上形成石墨烯复合体，包括：配制石墨烯复合分散液；将所述石墨烯复合分散液复合在所述纳米纤维骨架上，形成石墨烯复合体。在一种可实施方式中，所述配制石墨烯复合分散液，包括：将还原氧化石墨烯、酶类材料、二茂铁、分散剂加入溶剂中，通过分散处理得到预分散石墨烯复合分散液；将所述预分散石墨烯复合分散液通过离心处理，取上清液得到石墨烯复合分散液；所述分散处理包括搅拌、涡旋混合、超声和球磨中一种或几种；在所述石墨烯复合分散液中，所述还原氧化石墨烯的固含量为1％～3％，所有分散质的固含量为1％～5％。在一种可实施方式中，所述将所述石墨烯复合分散液分散在所述纳米纤维骨架上，干燥后形成石墨烯复合体，包括：将所述石墨烯复合分散液通过复合处理，分散在所述纳米纤维骨架上；将分散有所述石墨烯复合分散液的所述纳米纤维骨架通过加热处理使所述石墨烯复合分散液干燥，形成复合在所述纳米纤维骨架上的石墨烯复合体；所述复合处理包括喷墨打印、丝网印刷或超声波喷涂中的任一种。本专利技术另一方面提供一种复合电极的应用，所述复合电极应用于电子元件领域。本专利技术提供的一种复合电极及其制作方法及应用，纳米纤维骨架牢固地结合在基体上，由于纳米纤维骨架所存在的立体网状结构，能够使石墨烯复合体形成在纳米纤维骨架的网孔并与基体表面接触，石墨烯复合体从而能够牢固地与纳米纤维骨架和基体结合，能够使基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体互相之间牢固、稳定地结合在一起，提高了复合电极整体的结构牢固性和稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例复合电极的制备方法的流程示意图；图2为实施例一中复合电极的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例一方面提供一种复合电极，包括基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体，其中，纳米纤维骨架形成在基体上，石墨烯复合体形成在纳米纤维骨架上。本专利技术实施例提供的复合电极的纳米纤维骨架牢固地结合在基体上，同时，由于纳米纤维骨架具有的立体网状结构，石墨烯复合体形成在纳米纤维骨架的网孔中，石墨烯复合体能够牢固地与纳米纤维骨架结合，石墨烯复合体的材料在渗入网孔的同时，会在网孔中流通从而与基体表面接触，因此，通过石墨烯复合体形成在纳米纤维骨架上，石墨烯复合体同时还与基体实现结合。如此设置，能够使基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体互相之间牢固、稳定地结合在一起，提高了复合电极整体的结构牢固性和稳定性。其中，需要理解的，本专利技术实施例不对基体的具体材料和具体形状进行限定，可以选择柔性材料制成柔性基体，也可以选择刚性材料制成刚性基体。基体用于对纳米纤维骨架和石墨烯复合体进行支撑，基体材料需要是绝缘材料。且根据复合电极应用环境的区别，本专利技术实施例的基体可以制成任意大小和任意厚度，只需其表面能够供纳米纤维骨架和石墨烯材料复合即可。本专利技术实施例不对石墨烯复合体的具体复合组分进行限定，根据需求，其中的石墨烯组分可以选用石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯中的任一种或一种以上。同样的，本专利技术实施例通过对石墨烯复合体的添加组分的改变，能够使石墨烯复合体具有其他效果，本专利技术同样不限制石墨烯复合体中除石墨烯外其他组分的具体种类和配比，现有的石墨烯复合材料均可通过本专利技术实施例所提供的复合电极结构应用于本专利技术实施例所提供的复合电极中，以提升石墨烯复合材料在复合电极中的稳定性。例如，将石墨烯与酶复合，制成稳定的石墨烯-酶复合电极，适合用作传感器的电极材料。需要说明的是，本专利技术实施例的基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体的使用面积均可以根据实际情况进行确定，即基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体三者之间的横截面不一致，例如在纳米纤维骨架上可以间隔设置若干石墨烯复合体作为电极使用。在基体上也可以设置若干纳米纤维骨架供石墨烯复合体设置。即，设置在基体上的纳米纤维骨架的数量和位置不进行限定，同时，设置在纳米纤维骨架上的石墨烯复合体的数量和位置同样不进行限定。例如，在基体上设置三个互不相连的纳米纤维骨架；同时在三个纳米纤维骨架上，在其中一个纳米纤维骨架上设置1个比纳米纤维骨架截面积小的石墨烯复合体，在另一个纳米纤维骨架上设置1个与纳米纤维骨架截面积一致的石墨烯复合体，在最后一个纳米纤维骨架上设置2个比纳米纤维骨架截面积小的石墨烯复合体。在本专利技术实施例中，基体为由柔性物质制成的柔性基体；柔性物质包括PET、PEN和PI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米纤维骨架复合电极，其特征在于，包括基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体，其中，所述纳米纤维骨架形成在所述基体上，所述石墨烯复合体形成在所述纳米纤维骨架上。

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维骨架复合电极，其特征在于，包括基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体，其中，所述纳米纤维骨架形成在所述基体上，所述石墨烯复合体形成在所述纳米纤维骨架上。2.根据权利要求1所述的复合电极，其特征在于，所述基体为由柔性物质制成的柔性基体；所述柔性物质包括PET、PEN和PI中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的复合电极，其特征在于，所述纳米纤维骨架包括纳米纤维，所述纳米纤维的平均直径为150～250nm，所述纳米纤维骨架的有效孔径为0.5～0.8μm。4.根据权利要求1所述的复合电极，其特征在于，所述纳米纤维骨架的原料包括含苯环聚合物、含硅化合物和有机溶剂；所述含苯环聚合物包括PS、PET和PU中的一种或多种；所述含硅化合物包括二氧化硅；所述有机溶剂包括DMF和NMP中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的复合电极，其特征在于，所述石墨烯复合体的原料包括还原氧化石墨烯、酶类材料、二茂铁、分散剂和溶剂；所述分散剂包括羧甲基纤维素和乙基纤维素中的一种或两种；所述溶剂包括水和乙醇的一种或两种。6.根据权利要求1所述的复合电极，其特征在于，所述复合电极厚度为1～10μm，电导率为500～1000S/cm。7.一种复合电极的制作方法，其特征在于，包括：在基体上形成纳米纤维骨架；在所述纳米纤维骨架上形成石墨烯复合体。8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述在基体上形成纳米纤维骨架，包括：配制聚合物溶液；将所述聚合物溶液通过静电纺丝形成在所述基体表面。9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述配制聚合物溶液，包括：将含苯环聚合物和含硅化合物分散于有机溶剂中，形成聚合物溶液；在所述聚合物溶液中，所述含苯环聚合物的质量分数为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘子昂，刘兆平，肖涵，孙敏，
申请(专利权)人：宁波石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33