复合材料负离子释放头及其制备方法和负离子发生电极技术

本发明专利技术涉公开了一种制备复合材料负离子释放头的方法。所述方法包括：在有机溶剂中，通过激光辐照将金属粉末和碳纳米材料复合在一起；将体系中的有机溶剂置换为水，得到金属和碳纳米材料的复合材料水溶液；和将导电金属丝放入所述复合材料水溶液中，在所述导电金属丝表面沉积生长复合材料层，得到所述复合材料负离子释放头。本发明专利技术还公开了一种负离子发生电极。本发明专利技术的方法制备得到的复合材料负离子释放头的使用寿命长，而且可以产生高浓度、小粒径、高活性、迁移距离远的生态级小粒径负氧离子，且负离子纯度高。

【技术实现步骤摘要】
复合材料负离子释放头及其制备方法和负离子发生电极
本专利技术涉及负离子发生技术，具体涉及一种复合材料负离子释放头及其制备方法和一种负离子发生电极。
技术介绍
目前国内外最先进的负离子发生技术，基本上都是采用负高压源，将碳纤维制成放电电极，即负离子释放头。负离子释放头固定在金属杆上形成负离子发生电极。应用时将负离子发生电极接通高压电源，负离子释放头向周围的空间高速喷射电子，电子被空气离子迅速捕获，形成空气负离子，同时利用负电场的电势感应，将正离子中和还原，得到一个相对纯化的负离子场。目前市场上比较先进的负离子释放头采用的碳纤维材料主要为富勒烯(C60)。富勒烯是一种电阻接近零的超导材料，有利于电离子的游离析出，可以产生小粒径、高活性、迁移距离远的生态级小粒径负氧离子，且负离子纯度高，几乎没有臭氧、氮氧化物和正离子等副产物的产生。目前市场上的富勒烯负离子释放头一般工作在8000V以上的负压下，才能保证负离子的释放浓度，然而，由于碳纤维素的强度低，外界环境易对释放头性能产生影响，并且纤维素表面容易吸附灰尘，需要频繁清洗，故其维护周期短，使用寿命也受影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的上述问题，提供一种复合材料负离子释放头及其制备方法和一种负离子发生电极。本专利技术的复合材料负离子释放头能够释放出较高浓度的负离子，而且使用寿命长。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种制备复合材料负离子释放头的方法，所述方法包括：在有机溶剂中，通过激光辐照将金属粉末和碳纳米材料复合在一起；将体系中的有机溶剂置换为水，得到金属和碳纳米材料的复合材料水溶液；和将导电金属丝放入所述复合材料水溶液中，在所述导电金属丝表面沉积生长复合材料层，得到所述复合材料负离子释放头。在本专利技术的实施例中，所述激光辐照的条件可以包括：激光的波长为1000～1110nm，任选地为1040～1100nm，功率密度为100～110W/cm2，辐照时间为100～200min。在本专利技术的实施例中，进行激光辐照时环境的温度可以为-20～0℃。在本专利技术的实施例中，在进行所述激光辐照的过程中，可以同时进行超声分散。在本专利技术的实施例中，所述碳纳米材料与所述金属粉末的质量比可以为1:0.5～5，任选地为1:1～3。在本专利技术的实施例中，所述金属可以选自铝、铜、铁、钛、镁、钨、钼、镍及其合金中的任意一种或多种。所述碳纳米材料选自富勒烯、富勒醇、石墨烯、碳纳米管、碳纳米线及其复合材料中的任意一种或多种。在本专利技术的实施例中，所述将体系中的有机溶剂置换为水可以包括：向所述分散溶液中加水，进行重复离心，直至下层沉淀的pH为6.5～7.5，将得到的下层沉淀溶解在水中，得到金属和碳纳米材料的复合材料水溶液。在本专利技术的实施例中，在所述复合材料水溶液中，金属和碳纳米材料的复合材料的体积分数可以为10％-30％。在本专利技术的实施例中，所述方法还可以包括：在进行激光辐照之前，对所述金属粉末和所述碳纳米材料进行细化处理。在本专利技术的实施例中，所述细化处理可以包括：将所述碳纳米材料进行球磨；将球磨后的碳纳米材料与所述有机溶剂混合，超声分散，得到含有碳纳米材料的有机溶液；和将所述含有碳纳米材料的有机溶液与所述金属粉末混合，进行塑性变形。在本专利技术的实施例中，所述塑性变形的方式可以为球磨。在本专利技术的实施例中，所述塑性变形的条件可以包括：球磨时间为15～30h，磨球、含有碳纳米材料和金属粉末的有机溶液、助磨剂水的质量比为(1.5～3):1:(0.2～0.5)。在本专利技术的实施例中，在所述导电金属丝表面沉积生长复合材料层时采用的方法可以为垂直沉积法。在本专利技术的实施例中，所述垂直沉积法的条件可以包括：温度为50～120℃，任选地，温度为60～100℃；时间为15～31小时，任选地，时间为16～30小时。第二方面，本专利技术提供了通过如上所述的方法制备得到的复合材料负离子释放头。第三方面，本专利技术提供了一种负离子发生电极，所述负离子发生电极包括金属杆、导电固定装置和负离子释放头，所述负离子释放头通过所述导电固定装置固定在所述金属杆上，且所述负离子释放头与所述金属杆电连接，所述负离子释放头为如上所述的复合材料负离子释放头。本专利技术的方法实现了金属和碳纳米材料的复合材料在金属丝表面的生长，制备得到了以硬度较高的导电金属丝为载体的复合材料负离子释放头，而且复合材料层在导电金属丝上的附着力高，提高了负离子释放头的使用寿命。此外，本专利技术的复合材料负离子释放头可以产生高浓度、小粒径、高活性、迁移距离远的生态级小粒径负氧离子，且负离子纯度高，几乎没有臭氧和氮氧化物等副产物产生。附图说明图1为本专利技术实施例的负离子发生电极的结构示意图。图2为本专利技术实施例的制备复合材料负离子释放头的工艺流程图。附图中的标号表示：1-金属杆2-导电固定装置3-负离子释放头具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供了一种制备复合材料负离子释放头的方法，所述方法包括：在有机溶剂中，通过激光辐照将金属粉末和碳纳米材料复合在一起；将体系中的有机溶剂置换为水，得到金属和碳纳米材料的复合材料水溶液；和将导电金属丝放入所述复合材料水溶液中，在所述导电金属丝表面沉积生长复合材料层，得到所述复合材料负离子释放头。本专利技术实施例的制备方法将复合材料负载在导电金属丝上，导电金属丝具有导电性，便于电子的传输释放，而且可以提高负离子释放头的硬度，从而提高负离子释放头的使用寿命。同时，本专利技术实施例的制备方法通过激光辐照的方法将金属粉末和碳纳米材料复合在一起，由于金属粉末比较容易负载在金属丝上，并且附着力较强，因此金属粉末的引入能够降低在金属丝上生长复合材料层的难度，并且提高复合材料层在金属丝上的附着力。通过激光辐照可以提高金属粉末和碳纳米材料的分散溶解性，并将其复合在一起。在本专利技术的实施例中，所述激光辐照的条件可以包括：激光的波长为1000～1110nm，例如可以为1040～1100nm；功率密度为100～110W/cm2，例如，为106W/cm2；辐照时间为100～200min，例如为120～200min。1000～1100nm的波长和100～110W/cm2的功率密度能够保证本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备复合材料负离子释放头的方法，其特征在于，所述方法包括：/n在有机溶剂中，通过激光辐照将金属粉末和碳纳米材料复合在一起；/n将体系中的有机溶剂置换为水，得到金属和碳纳米材料的复合材料水溶液；和/n将导电金属丝放入所述复合材料水溶液中，在所述导电金属丝表面沉积生长复合材料层，得到所述复合材料负离子释放头。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备复合材料负离子释放头的方法，其特征在于，所述方法包括：
在有机溶剂中，通过激光辐照将金属粉末和碳纳米材料复合在一起；
将体系中的有机溶剂置换为水，得到金属和碳纳米材料的复合材料水溶液；和
将导电金属丝放入所述复合材料水溶液中，在所述导电金属丝表面沉积生长复合材料层，得到所述复合材料负离子释放头。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述激光辐照的条件包括：激光的波长为1000～1110nm，任选地为1040～1100nm，功率密度为100～110W/cm2，辐照时间为100～200min；
任选地，进行激光辐照时环境的温度为-20～0℃；和/或
在进行所述激光辐照的过程中，同时进行超声分散。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳纳米材料与所述金属粉末的质量比为1:0.5～5，任选地为1:1～3；和/或
所述金属选自铝、铜、铁、钛、镁、钨、钼、镍及其合金中的任意一种或多种；和/或
所述碳纳米材料选自富勒烯、富勒醇、石墨烯、碳纳米管、碳纳米线及其复合材料中的任意一种或多种。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述将体系中的有机溶剂置换为水包括：向所述分散溶液中加水，进行重复离心，直至下层沉淀的pH为6.5～7.5，将得到的下层沉淀溶解在水中，得到金属和碳纳米材料的复合材料水溶液；
任选地，在所述复合材料水溶液中，金属和碳纳米材料的复合材料的体积分数为10％-30％...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟华，徐冬，
申请(专利权)人：汉能移动能源控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11