碳纤维微电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电化学领域，公开了一种碳纤维微电极及其制备方法和应用。该制备方法包括：(1)用导电胶将预处理的绝缘导线的芯部与碳纤维单丝的一端经第一固化连接形成连接部，得到电极芯；(2)将所述电极芯穿入带有锥形段的套管中，碳纤维单丝的另一端延伸穿出所述锥形段的端部开口，所述连接部处于所述锥形段内；(3)将填充物注入所述锥形段内并进行第二固化，固定所述锥形段内的碳纤维单丝和连接部，得到碳纤维微电极。该制备方法简捷，且得到的微电极的碳纤维部分保持原始形貌结构。同时，本发明专利技术提供的碳纤维微电极可用于碳纤维本证动力学研究，且广泛用于电化学、生物学、诊断和探测等领域。领域。领域。

【技术实现步骤摘要】
碳纤维微电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电化学领域，具体涉及一种碳纤维微电极及其之制备方法和应用。

技术介绍

[0002]CN2387538Y公开一种低噪音碳纤维超微电极的制备方法，该方法将碳纤维与电极引线通过导电胶联接，并将导电胶联接部位密封于毛细管内，毛细管尖端熔融密封固定碳纤维，并露出碳纤维的尖端部分，制得超微电极；但熔融加热玻璃毛细管会改变碳纤维表面的原始形貌、结构等特性，使得制备的碳纤维微电极不能代表原始碳纤维的电化学催化性能。
[0003]CN105203607A公开一种碳纤维超微电极的制备方法，该方法将碳纤维和铜丝用导电银胶粘连，轴向送入玻璃毛细管中，将非碳纤维露出的一端浸入融化石蜡中直至石蜡充满玻璃毛细管，用拉制仪将穿有碳纤维的玻璃毛细管拉制成碳纤维带状电极，利用电化学工作站对暴露在玻璃毛细管外的碳纤维进行刻蚀得到碳纤维超微电极；该方法中融化石蜡包裹碳纤维和铜丝的粘连处，存在加热会改变碳纤维表面结构等，而且利用电化学工作站对暴露碳纤维进行刻蚀，使得制得的碳纤维微电极不能代表原始碳纤维的电化学催化性能。
[0004]CN106770574A公开一种多壁碳纳米管纤维微电极的制备方法，该方法将碳纤维单丝一端通过导电性粘胶与绝缘铜导线的铜芯一端连接，碳纤维单丝与绝缘铜导线连接处的裸露部分包裹有锥形的环氧树脂，碳纤维单丝的另一端延伸并暴露于环氧树脂外一定长度，得到碳纤维微电极；该方法中用环氧树脂将碳纤维单丝与绝缘铜导线连接处包裹呈锥形，操作困难，成功率低。
[0005]CN202662303U公开一种超微碳纤维电极的制备方法，该方法中在负压作用下将树脂灌到装有碳纤维的玻璃管内，让树脂自然固化，固化过程中树脂会沿着碳纤维慢慢向下流动，不易控制露出碳纤维长度，制备效率低，且待树脂固化后，还需打磨玻璃管顶部至与树脂齐平。
[0006]因此，亟需一种不改变碳纤维原始表面形貌结构和简捷的碳纤维微电极的制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的碳纤维在制备过程中受损、制备效率低和制备方法复杂的问题，提供一种碳纤维微电极及其制备方法和应用。该制备方法简捷，且得到的微电极的碳纤维部分保持原始形貌结构。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种碳纤维微电极，所述碳纤维微电极包括：带有锥形段的套管，以及穿过所述套管的碳纤维单丝和具有芯部的绝缘导线；其中，所述碳纤维单丝的一端通过导电胶与所述芯部连接形成连接部，且所述连接部处于所述锥形段内；仅在所述锥形段内充填有填充物，以使所述锥形段内的碳纤维单丝和连接部固定；
所述碳纤维单丝的另一端延伸穿出所述锥形段的端部开口，暴露在所述套管外。
[0009]优选地，所述碳纤维单丝的直径为3-30μm。
[0010]本专利技术第二方面提供一种碳纤维微电极的制备方法，该方法包括：
[0011](1)用导电胶将预处理的绝缘导线的一端芯部与碳纤维单丝的一端经第一固化连接形成连接部，得到电极芯；
[0012](2)将所述电极芯穿入带有锥形段的套管中，碳纤维单丝的另一端延伸穿出所述锥形段的端部开口，所述连接部处于所述锥形段内；
[0013](3)将填充物注入所述锥形段内并进行第二固化，固定所述锥形段内的碳纤维单丝和连接部，得到碳纤维微电极。
[0014]优选地，所述预处理包括：将所述绝缘导线的两端各剥去绝缘层，所述绝缘导线的两端芯丝数量不同。
[0015]本专利技术第三方面提供一种上述的方法制得的碳纤维微电极。
[0016]本专利技术第四方面提供一种上述的碳纤维微电极在电化学、生物学、诊断和探测等领域中的应用。
[0017]相比现有技术，本专利技术具有以下优势：
[0018](1)本专利技术提供的碳纤维微电极的制备方法不需要加热、不污染碳纤维表明结构，且操作简单、可重复性高；
[0019](2)本专利技术提供的碳纤维微电极可用于碳纤维本证动力学研究，可快速用于评价和比较不同碳纤维的性能。
附图说明
[0020]图1是实施例1制得的碳纤维微电极S1的示意图；
[0021]图2是实施例1制得的碳纤维微电极S1的SEM图；
[0022]图3是实施例2制得的碳纤维微电极S2的SEM图；
[0023]图4是实施例4制得的碳纤维微电极S4的示意图；
[0024]图5是实施例1制得的碳纤维微电极S1的循环伏安曲线图；
[0025]图6是实施例2制得的碳纤维微电极S2的循环伏安曲线图；
[0026]图7是实施例4制得的碳纤维微电极S4的循环伏安曲线图。
[0027]附图标记说明
[0028]1、碳纤维单丝
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2、填充物
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3、导电胶
[0029]4、带有锥形段的套管
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5、绝缘导线的绝缘层
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6、绝缘导线的芯部
具体实施方式
[0030]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。
[0031]本专利技术第一方面提供一种碳纤维微电极，所述碳纤维微电极包括：带有锥形段的套管，以及穿过所述套管的碳纤维单丝和具有芯部的绝缘导线；其中，所述碳纤维单丝的一
端通过导电胶与所述芯部连接形成连接部，且所述连接部处于所述锥形段内；仅在所述锥形段内充填有填充物，以使所述锥形段内的碳纤维单丝和连接部固定；所述碳纤维单丝的另一端延伸穿出所述锥形段的端部开口，暴露在所述套管外。
[0032]根据本专利技术，优选地，相比穿过所述套管，所述碳纤维单丝穿过所述套管的锥形部，更有利于降低生产成本和避免碳纤维原始形貌结构被破坏。
[0033]根据本专利技术，所述碳纤维微电极的示意图如图1所示，由图1可知，所述碳纤维电极包括：带有锥形段的套管4，碳纤维单丝1，所述碳纤维单丝1的一端通过导电胶3与绝缘导线的芯部6一端相连接形成连接部，所述连接部处于所述锥形部内，且所述连接部包裹有填充物2，所述碳纤维单丝1的另一端延伸穿出所述锥形段的端部开口，所述绝缘导线的另一端延伸穿出所述套管的圆柱段的端部开口，其中，所述绝缘导线还包括绝缘层5。
[0034]在本专利技术中，没有特殊情况的说明下，所述套管具有锥形部和圆柱部，所述绝缘导线具有绝缘层和芯部。
[0035]在本专利技术中，为了更精确研究碳纤维的本证动力学，优选地，所述碳纤维单丝的直径为3-30μm，进一步优选为5-20μm，更优选为5-8μm。
[0036]在本专利技术中，对所述绝缘导线具有较宽的选择范围，优选地，所述绝缘导线为多芯导线，进一步优选为铜多芯导线、银多芯导线、铂多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维微电极，所述碳纤维微电极包括：带有锥形段的套管，以及穿过所述套管的碳纤维单丝和具有芯部的绝缘导线；其中，所述碳纤维单丝的一端通过导电胶与所述芯部连接形成连接部，且所述连接部处于所述锥形段内；仅在所述锥形段内充填有填充物，以使所述锥形段内的碳纤维单丝和连接部固定；所述碳纤维单丝的另一端延伸穿出所述锥形段的端部开口，暴露在所述套管外。2.根据权利要求1所述的碳纤维微电极，其中，所述碳纤维单丝的直径为3-30μm；优选地，所述绝缘导线为多芯导线，进一步优选为铜多芯导线、银多芯导线、铂多芯导线、钛多芯导线、铁多芯导线和铝多芯导线中的至少一种，更优选为铜多芯导线；优选地，所述套管选自玻璃管、陶瓷管和塑料管中的至少一种，进一步优选为玻璃管；优选地，所述填充物选自树脂和/或无机密封剂，进一步优选为树脂；优选地，所述树脂选自自然固化树脂、加热固化树脂和光固化树脂中的至少一种，进一步优选为自然固化树脂；优选地，所述导电胶选自导电银胶、导电炭胶和导电银浆中的至少一种，进一步优选为导电银胶。3.一种碳纤维微电极的制备方法，该方法包括：(1)用导电胶将预处理的绝缘导线的一端芯部与碳纤维单丝的一端经第一固化连接形成连接部，得到电极芯；(2)将所述电极芯穿入带有锥形段的套管中，碳纤维单丝的另一端延伸穿出所述锥形段的端部开口，所述连接部处于所述锥形段内；(3)将填充物注入所述锥形部并进行第二固化，固定所述锥形段内的碳纤维单丝和连接部，得到碳纤维微电极。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预处理包括：将所述绝缘导线的两端各剥去绝缘层，形成芯丝数量不同的所述绝缘导线的A端和B端；优选地，所述绝缘导线中，所述A端的芯部包含的芯丝数量小于所述B端的芯部包含的芯丝数量，且所述A端与所述碳纤维单丝连接；优选地，所述B端...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志华，刘庆华，马琳鸽，马浩初，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：