本发明专利技术公开了一种废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性碳布的制备方法及用途，以废弃湿巾作为前驱体，通过铜试剂改性浸渍法制备氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布，并组装用于柔性超级电容器中，以经济环保、操作简易的方式实现固废资源在柔性(可拉伸)电极材料上的高效循环利用。该制备方法简单、成本低廉，与传统柔性材料相比，本发明专利技术既实现了固废资源的有效循环利用，又制得了表现出优异的柔韧性、抗拉强度以及良好的孔隙结构的氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布，可作为自支撑式的柔性(可拉伸)电极材料。当其被用作柔性(可拉伸)超级电容器的电极材料时，表现出优异的电容储存性能、倍率性能以及循环稳定性能等。能以及循环稳定性能等。能以及循环稳定性能等。
【技术实现步骤摘要】
废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性碳布的制备方法及用途
[0001]本专利技术涉及固废资源综合利用和柔性(可拉伸)材料制备，具体涉及一种废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布的方法及用途，属于固废资源综合利用制备柔性(可拉伸)材料
技术介绍
[0002]柔性超级电容器(FSC)是指一类具有质轻便携、柔韧性高、储能效果优良的电子器件，广泛运用于智能手环、可弯曲屏幕等生活产品中。而电极材料作为FSC的核心组成部分，其制造成本和柔韧性能直接决定了其能否规模化运用于FSC中。
[0003]传统碳材料(如活性炭、石墨烯、碳纤维等)的使用形态主要为粉末状，应用时通过添加导电剂和粘结剂以涂覆形式制备在刚性集流体(如泡沫镍、Ti片、不锈钢网等)上。其制作成本较高、步骤相对繁琐，且粘结剂的添加增大了电极材料整体内阻，降低了电容器的质量比电容及导电性，活性碳材料也容易出现脱落现象，很大程度影响了电极材料的电化学性能。此外，作为基底的刚性集流体的柔韧性很差，其本身质硬、屈服强度高、不易弯曲。故此类操作方法不适用于制备可拉伸柔性材料。
[0004]柔软有弹性、可任意曲面弯曲、抗拉强度大是可拉伸柔性电极材料的基本特点。传统的电极材料和柔性电极材料虽然具备了高电化学性能和弯曲状态下稳定的电化学性能，但仍然不能实现在应变外力下的弹性形变，因此发展可拉伸柔性电极材料是目前柔性超级电容器的一个重要研究领域。
[0005]据报道，2018年我国湿巾护肤品行业市场规模达到了240亿元，并有望在2023年突破650亿元，品牌巨头如心心相印、全棉时代、德佑等所制造的湿巾柔顺抗拉、亲肤效果好，深受消费者好评，与此同时也产生了大量湿巾固体废弃物。废弃湿巾作为固体废物中的组成成分之一，通常以垃圾填埋和高温焚烧方式处理，造成了严重的资源浪费和固废污染。据研究发现，湿巾含有大量的合成纤维和原生木浆，具备良好的孔隙结构、柔韧性和抗拉强度，极具回收应用价值，特别适合制作不同类型的自支撑可拉伸柔性电极材料，目前暂未发现废弃湿巾制备柔性碳布材料的相关报道。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提出以废弃湿巾作为前驱体，通过铜试剂(二乙基二硫代氨基甲酸钠)改性浸渍法制备氮氧硫(N/O/S)共掺杂柔性(可拉伸)碳布，并组装用于柔性超级电容器中，以经济环保、操作简易的方式实现固废资源在柔性电极材料上的高效循环利用。该制备方法简单、成本低廉，与传统柔性材料相比，本专利技术不仅一定程度上实现了固废资源的有效循环利用，同时制得的氮氧硫(N/O/S)共掺杂柔性(可拉伸)碳布表现出优异的柔韧性、抗拉强度以及良好的孔隙结构，可作为自支撑式的柔性电极材料。当其被用作柔性(可拉伸)超级电容器的电极材料时，表现出优异的电容储存性能、倍率性能以及循环稳定性能等。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案具体如下所述：
[0008]根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种采用废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布的方法。
[0009]一种废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布的方法，该方法包括：
[0010]1)先将废弃湿巾进行洗涤并干燥，然后再采用铜试剂进行浸渍处理，浸渍完成后，将浸渍后产物经干燥后得到浸渍样品。
[0011]2)先将浸渍样品在氮气气氛保护下进行高温碳化处理，然后再洗涤至中性并干燥，得到氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布。
[0012]作为优选，所述废弃湿巾为棉质柔巾(例如品牌商为心心相印、全棉时代、德佑等制造的棉质湿巾产品)。该废弃湿巾的平均厚度为0.1～3mm，优选其平均厚度为0.2～2mm，更优选其平均厚度为0.3～1.5mm。该废弃湿巾的平均抗拉强度不低于8.0MPa，优选其平均抗拉强度高于10.0MPa，更优选其平均抗拉强度高于12.0MPa。
[0013]作为优选，在步骤1)中，干燥处理后的废弃湿巾的用量(g)与铜试剂的用量(ml)比为1～10:150～280，优选为2～8:170～260，更优选为3～5:190～240。
[0014]作为优选，在步骤1)中，所述铜试剂的浓度为0.5～2mol/L，优选0.75～1.75mol/L，更优选1～1.5mol/L。
[0015]作为优选，在步骤1)中，浸渍处理的时间不低于8h，优选不低于10h，更优选不低于12h。浸渍处理的温度为150～170℃，优选为155～165℃，更优选为160℃恒温。
[0016]作为优选，在步骤1)中，浸渍处理的装置为高温高压装置，优选为高压蒸汽锅或高压反应釜。
[0017]作为优选，在步骤2)中，所述碳化处理的温度为600～900℃，优选为650～850℃，更优选为700～800℃。碳化处理的保温时间为0.5～4h，优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h。
[0018]作为优选，在步骤2)中，碳化处理过程中的升温速率为2～10℃ min
‑1，优选为3～8℃ min
‑1。
[0019]作为优选，在步骤1)和/或步骤2)中，所述干燥均为在真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为90～110℃，优选为100℃恒温干燥。干燥时长不低于5h，优选不低于8h。
[0020]作为优选，所述氮氧硫共掺杂柔性碳布具有0.5～150nm的多级分孔结构，优选为具有0.5～100nm的多级分孔结构，更优选为具有0.5～60nm的多级分孔结构。
[0021]作为优选，所述氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布的抗拉强度不低于6.0MPa，优选不低于9.0MPa，更优选不低于12.0MPa。
[0022]根据本专利技术的第二种实施方案，提供一种废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布的用途。
[0023]一种废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布的用途或如第一种实施方案所述废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布的用途，将所述废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性碳布用作柔性(可拉伸)超级电容器的电极材料，其制作流程如附图1所示。
[0024]作为优选，将所述废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布用作柔性(可拉伸)超级电容器的电极材料具体为：将氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)碳布裁剪成标准大小，然后采用凝胶电解质进行充分浸泡，最后按照碳布
‑
隔膜(优选为玻璃纤维隔膜)
‑
碳布的顺序(“三明治结构”)进组装，并经静置、干燥及封装(优选为采用PET薄膜进行封装)后得到氮氧
硫共掺杂柔性(可拉伸)超级电容器。
[0025]作为优选，所述凝胶电解质为PVA
‑
Na2SO4、PVA
‑
H3PO4、PVA
‑
KOH中的一种或多种，优选PVA
‑
Na2SO4和/或PVA
‑
KOH，更优选为PVA
‑
Na2SO4。
[0026]作为优选，所述氮氧硫共掺杂柔性(可拉伸)超级电容器在1.0A
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种废弃湿巾衍生氮氧硫共掺杂柔性碳布的制备方法，其特征在于：该方法包括：1)先将废弃湿巾进行洗涤并干燥，然后再采用铜试剂进行浸渍处理，浸渍完成后，将浸渍后产物经干燥后得到浸渍样品；2)先将浸渍样品在氮气气氛保护下进行高温碳化处理，然后再洗涤至中性并干燥，得到氮氧硫共掺杂柔性碳布。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述废弃湿巾为棉质柔巾；该废弃湿巾的平均厚度为0.1～3mm，优选其平均厚度为0.2～2mm，更优选其平均厚度为0.3～1.5mm；该废弃湿巾的平均抗拉强度不低于8.0MPa，优选其平均抗拉强度高于10.0MPa，更优选其平均抗拉强度高于12.0MPa。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，干燥处理后的废弃湿巾的用量(g)与铜试剂的用量(ml)比为1～10:150～280，优选为2～8:170～260，更优选为3～5:190～240；作为优选，所述铜试剂的浓度为0.5～2mol/L，优选0.75～1.75mol/L，更优选1～1.5mol/L。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，浸渍处理的时间不低于8h，优选不低于10h，更优选不低于12h；浸渍处理的温度为150～170℃，优选为155～165℃，更优选为160℃恒温；作为优选，浸渍处理的装置为高温高压装置，优选为高压蒸汽锅或高压反应釜。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，所述碳化处理的温度为600～900℃，优选为650～850℃，更优选为700～800℃；碳化处理的保温时间为0.5～4h，优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h；作为优选，碳化处理过程中的升温速率为2～10℃ min
‑1，优选为3～8℃ min
‑1。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述干燥均为在真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为90～110℃，优选为100℃恒温干燥；干燥时长不低于5h，优选不低于8h。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述氮氧硫共掺杂柔性碳布具有0.5～150nm的多级分...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘备，叶勇，张洪川，李智鹏，翟潮鑫，阳梅，黎华明，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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