一种生物质储能油墨、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种生物质储能油墨的制备方法、油墨以及应用，所述制备方法具体包括如下步骤：步骤一、在空气氛围下，将所述咯肼和所述生物质多孔石墨烯按一定质量比加入到装有NaCl溶液中；步骤二、向步骤一的溶液中加入还原氧化石墨烯、乙炔黑和水性环氧树脂，并搅拌均匀，得到混合物；步骤三：加热所述混合物，对混合物在温度为30

【技术实现步骤摘要】
一种生物质储能油墨、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及储能油墨领域，尤其涉及一种生物质储能油墨、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]生物质材料作为最具潜力的可再生材料，推进储量丰富和绿色环保的生物质材料资源化利用，是实现“双碳”的有效技术途径，也是我国节能减排和环境保护的重要任务，符合当前环保节能和低碳经济的需求。
[0003]近年来生物质材料已成为一种热点的储能电极材料。但目前生物质材料在制备和应用过程中存在理化结构难调控、比容量低、活性差、循环稳定性低、简单的扣电式组装、无柔性以及无法大面积可设计性精细化制备等缺点。
[0004]因此，如何改善生物质材料的结构、性能以及生物质基器件的制备方式是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种生物质储能油墨、制备方法及应用，用于在一定程度上解决上述技术问题。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种生物质储能油墨的制备方法，具体包括如下步骤：
[0007]步骤一、在空气氛围下，将所述咯肼和所述生物质多孔石墨烯按一定质量比加入到装有NaCl溶液中；
[0008]步骤二、向步骤一的溶液中加入还原氧化石墨烯、乙炔黑和水性环氧树脂，并搅拌均匀，得到混合物；
[0009]步骤三：加热所述混合物，对混合物在温度为30
‑
70℃的条件下进行超声处理；
[0010]步骤四：自然冷却至室温，即得到生物质储能油墨。
[0011]所述咯肼为咯嗪结构的咯肼，化学式如下：
[0012][0013]所述生物质多孔石墨烯的化学式如下：
[0014][0015]优选地，步骤一中，所述咯肼和生物质多孔石墨烯的质量比为1:3
‑
3:1。
[0016]优选地，步骤一中，NaCl溶液中的浓度为0.1
‑
0.5M。
[0017]优选地，在步骤二的混合物中，所述咯肼和所述生物质多孔石墨烯的总质量分数为11.7％。
[0018]本专利技术还提供一种生物质储能油墨，采用上述制备方法制得。
[0019]优选地，所述油墨至少包括以下组分：咯嗪结构的咯肼、异咯嗪结构的咯肼和被还原的咯肼以及生物质多孔石墨烯，咯嗪结构的咯肼、异咯嗪结构的咯肼和被还原的咯肼中的氨基与生物质多孔石墨烯掺杂氧原子之间存在π
–
π堆积和氢键，异咯嗪结构的咯肼由咯嗪结构的咯肼在电化学反应中发生可逆反应获得。
[0020]本专利技术还提供了一种上述生物质储能油墨在印刷油墨中的应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]1)本专利技术的生物质储能油墨在室温下为凝胶态，具有较高的比容量和优异的流变学性能，相较于固态粉末或者颗粒的生物质材料，具有更好的电极或器件的设计性，经测试表明生物质储能油墨具有良好的印刷性，印刷制得的储能器件具有优良的电化学性能，并可实现印刷器件的集成，而且通过设计不同构型(比如调节叉指型微型超级电容器的线宽和线距)的储能器件可以调控其储能性能。
[0023]2)本专利技术咯肼和生物质多孔石墨烯在储能上具有协同增强效果。与其他油墨相比，本专利技术的制备油墨的方法，简单易懂、易于操作、无需任何溶剂，所用仪器和反应条件也很容易实现，合成步骤简洁。
[0024]3)与锰基油墨、贵金属油墨、导电聚合物油墨、石墨烯油墨、碳纳米管油墨、MXene油墨相比，本专利技术的生物质储能油墨具有优良的流变学性能，同时具有较高的比容量、能量密度和优良的循环稳定性，可满足一般研究要求。
[0025]4)采用本专利技术的制备方法制备出的油墨无需纯化，可以直接使用。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的咯肼与生物质多孔石墨烯之间的非共价相互作用模型及其氧化还原机理；
[0027]图2为本专利技术提供的不同质量比的咯肼/生物质多孔石墨烯油墨的电化学性能；
[0028]图3为本专利技术提供的质量比为1:2的咯肼/生物质多孔石墨烯油墨的数码照片；
[0029]图4为本专利技术提供的质量比为1:2的咯肼/生物质多孔石墨烯油墨的微观形貌；
[0030]图5为本专利技术提供的质量比为1:2的咯肼/生物质多孔石墨烯油墨的流变学性能；
[0031]图6为本专利技术提供的质量比为1:2的咯肼/生物质多孔石墨烯油墨通过丝网印刷制备的高精度图案化电极；
[0032]图7为本专利技术提供的质量比为1:2的咯肼/生物质多孔石墨烯油墨通过丝网印刷制备的微型柔性超级电容器在不同电流密度下的比容量。
具体实施方式
[0033]以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0034]实施例一
[0035]一种生物质储能油墨的制备方法，具体包括如下步骤：
NaCl溶液的反应器中，然后添加一共18g的还原氧化石墨烯、乙炔黑和水性环氧树脂，接着搅拌使其混合均匀，加热至30℃并伴随超声处理0.5小时；超声完毕后，自然冷却至室温(25℃)即得到生物质储能油墨。
[0055]实验例二
[0056]在空气氛围下，将6.6g咯肼和3.3g生物质多孔石墨烯加入于装有40mL 0.2M NaCl溶液的反应器中，然后添加一共18g的还原氧化石墨烯、乙炔黑和水性环氧树脂,接着搅拌使其混合均匀，加热至40℃并伴随超声处理1.0小时；超声完毕后，自然冷却至室温(25℃)即得到生物质储能油墨。
[0057]实验例三
[0058]在空气氛围下，将5g咯肼小分子和5g生物质多孔石墨烯加入于装有40mL 0.2M NaCl溶液的反应器中，然后添加一共18g的还原氧化石墨烯、乙炔黑和水性环氧树脂,接着搅拌使其混合均匀，加热至50℃并伴随超声处理1.5小时；超声完毕后，自然冷却至室温(25℃)即得到生物质储能油墨。
[0059]实验例四
[0060]在空气氛围下，将3.3g咯肼小分子和6.6g生物质多孔石墨烯加入于装有40mL0.2M NaCl溶液的反应器中，然后添加一共18g的还原氧化石墨烯、乙炔黑和水性环氧树脂,接着搅拌使其混合均匀，加热至60℃并伴随超声处理2.0小时；超声完毕后，自然冷却至室温(25℃)即得到生物质储能油墨。
[0061]实验例五
[0062]在空气氛围下，将2.5g咯肼小分子和7.5g生物质多孔石墨烯加入于装有40mL0.2M NaCl溶液的反应器中，然后添加一共18g的还原氧化石墨烯、乙炔黑和水性环氧树脂,接着搅拌使其混合均匀，加热至70℃并伴随超声处理2.5小时；超声完毕后，自然冷却至室温(25℃)即得到生物质储能油墨。
[0063]通过对不同实验例得到的油墨进行分析可知不同质量比得到的生物质储能油墨表现出不同的电化学性能。具体地，如图2所示，在咯肼与生物质多孔石墨烯质量比为1：3
‑
1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质储能油墨的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一、在空气氛围下，将所述咯肼和所述生物质多孔石墨烯按一定质量比加入到装有NaCl溶液中；步骤二、向步骤一的溶液中加入还原氧化石墨烯、乙炔黑和水性环氧树脂，并搅拌均匀，得到混合物；步骤三：加热所述混合物，对混合物在温度为30
‑
70℃的条件下进行超声处理；步骤四：自然冷却至室温，即得到生物质储能油墨；所述咯肼为咯嗪结构的咯肼，化学式如下：所述生物质多孔石墨烯的化学式如下：2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述咯肼和生物质多孔石墨烯的质量比为1:3
‑
3:1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，NaCl溶液中的浓度为0.1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天生，张嘉恒，吴万宝，吴昊，
申请(专利权)人：常州千沐新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：