【技术实现步骤摘要】
一种芳纶纤维电极本专利技术属于专利技术名称为一种芳纶纤维电极及其制备方法、申请日为2018年6月20日、申请号为2018106398881专利技术申请的分案申请,属于产品技术部分。
本专利技术涉及纤维电极、电化学电容器及其制备方法,具体涉及一种芳纶纤维电极及其制备方法。
技术介绍
随着可穿戴智能设备的快速发展以及对可持续能源的迫切需求,高能量密度纤维电化学电容器以其小型、轻质、柔性、高效、易于集成等优点,显示出巨大的应用前景。纤维电化学电容器由纤维电极和电解质以平行、缠绕、同轴的结构构成,因此其性能很大程度取决于纤维电极材料。为了使可穿戴纤维电化学电容器从概念走向应用,急需开发兼具良好柔性、可穿戴性和优异的电化学性能的高性能纤维电极。迄今为止,多种纤维被用于制备纤维电容器的电极。其中,碳纤维易碎,不能频繁弯曲且不易于编织;金属纤维(如不锈钢纤维、镍纤维等)虽具有延展性,却质硬、具有塑性;石墨烯纤维和碳纳米管纤维由于成本较高,不适合大规模生产。聚合物纤维由于具有柔性,是制备可穿戴纤维电极的理想材料。然而,现有的聚合物纤维电极及其电容器存在三个瓶颈。第一,电极的电导率低,导致低能量密度。聚合物纤维一般通过表面包覆碳材料(如碳纳米管、石墨烯等)、导电聚合物(如聚苯胺、聚吡咯等)或过渡金属氧化物(如二氧化锰、氧化锌等)得到电容性能。尽管包覆了电容材料,但是聚合物纤维对电容性能没有贡献,因此聚合物纤维电极的比电容及其电容器的能量密度一般比较低。第二,无机的包覆物和纤维基体之间粘接较差,在多次变形或电化学 ...
【技术保护点】
1.一种芳纶纤维电极,其特征在于,所述芳纶纤维电极的制备方法包含如下步骤:/n(1)将芳纶纤维束浸没在含有盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷盐酸盐的水溶液中,反应得到聚多巴胺包覆的芳纶纤维束;/n(2)将聚乙烯吡咯烷酮加入银氨溶液中,得到溶液C;将聚多巴胺包覆的芳纶纤维束加入溶液C中,再滴加葡萄糖水溶液,反应得到银纳米粒子包覆的芳纶纤维束;/n(3)将银纳米粒子包覆的芳纶纤维束加入含有γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的水溶液中,反应得到表面带有环氧基的银纳米粒子包覆的芳纶纤维束;/n(4)将表面带有环氧基的银纳米粒子包覆的芳纶纤维束加入含有带羧基碳纳米管的乙醇溶液中,反应得到碳纳米管和银纳米粒子双层包覆的芳纶纤维束;/n(5)将碳纳米管和银纳米粒子双层包覆的芳纶纤维束加入含有吡咯的水溶液中,再滴加硝酸银水溶液,反应得到芳纶纤维电极。/n
【技术特征摘要】
1.一种芳纶纤维电极,其特征在于,所述芳纶纤维电极的制备方法包含如下步骤:
(1)将芳纶纤维束浸没在含有盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷盐酸盐的水溶液中,反应得到聚多巴胺包覆的芳纶纤维束;
(2)将聚乙烯吡咯烷酮加入银氨溶液中,得到溶液C;将聚多巴胺包覆的芳纶纤维束加入溶液C中,再滴加葡萄糖水溶液,反应得到银纳米粒子包覆的芳纶纤维束;
(3)将银纳米粒子包覆的芳纶纤维束加入含有γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的水溶液中,反应得到表面带有环氧基的银纳米粒子包覆的芳纶纤维束;
(4)将表面带有环氧基的银纳米粒子包覆的芳纶纤维束加入含有带羧基碳纳米管的乙醇溶液中,反应得到碳纳米管和银纳米粒子双层包覆的芳纶纤维束;
(5)将碳纳米管和银纳米粒子双层包覆的芳纶纤维束加入含有吡咯的水溶液中,再滴加硝酸银水溶液,反应得到芳纶纤维电极。
2.根据权利要求1所述芳纶纤维电极,其特征在于,步骤(1)中,盐酸多巴胺、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐、芳纶纤维束的质量比为(0.1~1)∶(0.05~0.5)∶(0.1~1);步骤(2)中,硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖、聚多巴胺包覆的芳纶纤维束的质量比为(0.5~5)∶(0.05~0.5)∶(1~10)∶(0.1~1);步骤(3)中,γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、银纳米粒子包覆的芳纶纤维束的质量比为(0.5~5)∶(0.1~1);步骤(4)中,带羧基碳纳米管、表面带有环氧基的银纳米粒子包覆的芳纶纤维束的质量比为(0.5~5)∶(0.1~1)。
3.根据权利要求1所述芳纶纤维电极,其特征在于,步骤(1)中,含有盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷盐酸盐的水溶液的pH值为8.5,反应为室温振荡反应5~48h;步骤(2)中,反应为室温下振荡反应10~60min;步骤(3)中,反应为于50~100℃振荡反应1~10h;步骤(4)中,反应为于50~80℃振荡反应5~24h。
4.根据权利要求1所述芳纶纤维电极,其特征在于,步骤(1)中,反应结束后将纤维取出清洗并干燥,得到聚多巴胺包覆的芳纶纤维束;步骤(2)中,反应结束后将纤维取出清洗并干燥,得到银纳米粒子包覆的芳纶纤维束;步骤(3)中,反应结束后将纤维取出清洗并干燥,得到表面带有环氧基的银纳米粒子包覆的芳纶纤维束;步骤(4)中,反应结束后将纤维取出清洗并干燥,得到碳纳米管和银纳米粒子双层包覆的芳纶纤维束。
5.根据权利要求1所述芳纶纤维电极,其特征在于,所述芳纶纤维包括聚对苯二甲酰...
【专利技术属性】
技术研发人员:顾嫒娟,方浩,梁国正,袁莉,
申请(专利权)人:苏州大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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