System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料及其制备方法技术_技高网

一种高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料及其制备方法技术

技术编号:41329827 阅读:4 留言:0更新日期:2024-05-13 15:08
本发明专利技术公开了一种高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料及其制备方法,其中,纳米纤维素基凝胶由丙烯酸单体、聚乙烯醇和纳米纤维素在热引发下聚合而成,进一步的,将纳米纤维素基凝胶经过盐溶液浸渍,制备得到的纳米纤维素基凝胶电解质材料具有较高的导电率,在常温下导电率为100mS/cm、高透明度、良好的柔性,工艺操作简便,生产成本低,适用于工业化生产,为柔性水凝胶材料制造用于柔性电子器件提供新思路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料,涉及凝胶电解质材料,具体涉及一种高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料及其制备方法


技术介绍

1、化石能源的枯竭激发了可用于先进电化学储能装置的可再生能源的发展。由于其独特的多级结构和物理化学性质,生物质基凝胶电解质正广泛用于柔性超级电容器。更重要的是,生物质的高度丰富和可调控的化学结构能够将新功能整合到现有的凝胶电解质中,从而可以制造具有附加功能的储能装置。但由于水凝胶电解质机械强度较弱,而通过诱导疏水缔合的方式虽然会显著增强凝胶的机械强度,但却降低了其离子传输的性能,即导致凝胶电解质的机械强度与离子电导率不可兼得。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本专利技术的目的在于提供一种高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料及其制备方法,具有优异的力学性能和较高的导电率。

2、为了实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案予以实现:

3、一种高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,包括以下步骤:

4、步骤1、按聚乙烯醇、纳米纤维素和水的质量比1:(1~5):24,将聚乙烯醇、纳米纤维素分散在水中,在60~80℃下搅拌均匀,冷却后加入丙烯酸单体和引发剂搅拌均匀,得到无色稠状液体;

5、所述的聚乙烯醇与丙烯酸单体的质量比为1:9;

6、所述的引发剂为过硫酸铵,所述的丙烯酸单体和引发剂的质量比9:0.04;

7、步骤2、将上述混合液倒入模具中,放入50~80℃烘箱中聚合3~5h,然后浸没在浓度为2~5m的盐溶液中1~5天,得到高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料。

8、优选的,所述的纳米纤维素为纳米纤维素晶体或纳米纤维素纤丝。

9、优选的,所述的纳米纤维素包括磺酸基纳米纤维素或羧基纳米纤维素。

10、优选的,步骤一中所述的搅拌为采用磁力搅拌器搅拌2~3h。

11、优选的,所述的盐溶液包括氯化锂、氯化钠、硫酸铵、氯化铵、甲酸胺或醋酸铵的水溶液中的任一种。

12、优选的,所述的盐溶液包括氯化铵、甲酸胺或醋酸铵的水溶液中的任一种。

13、优选的,所述的聚乙烯醇的平均分子量为:20500。

14、本专利技术还保护一种采用如上所述的方法制备的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料。

15、本专利技术与现有技术相比,具有如下技术效果:

16、本专利技术由丙烯酸单体、聚乙烯醇和纳米纤维素在热引发下聚合成纳米纤维素基凝胶,将纳米纤维素引入凝胶基质,形成了密集的聚合物网络,显著地提升了水凝胶的力学性能,进一步地,将纳米纤维素基凝胶浸没在盐溶液中,盐溶液中阳离子可以与纳米纤维素形成弱氢键作用,铵离子能够得到充分的解离以及移动,制备的纳米纤维素基凝胶电解质材料具有优异的力学性能和离子迁移速率,在常温下导电率为100ms/cm,且具有高透明度和良好的柔性;

17、本专利技术工艺操作简便,生产成本低,适用于工业化生产,且电化学性能优异,为利用柔性水凝胶材料制造柔性电子器件(如柔性超级电容器、传感器等)提供新思路。

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【技术保护点】

1.一种高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,所述的纳米纤维素为纳米纤维素晶体或纳米纤维素纤丝。

3.如权利要求2所述的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,所述的纳米纤维素包括磺酸基纳米纤维素或羧基纳米纤维素。

4.如权利要求1所述的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,步骤一中所述的搅拌为采用磁力搅拌器搅拌2~3h。

5.如权利要求1所述的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,所述的盐溶液包括氯化锂、氯化钠、硫酸铵、氯化铵、甲酸胺或醋酸铵的水溶液中的任一种。

6.如权利要求5所述的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,所述的盐溶液包括氯化铵、甲酸胺或醋酸铵的水溶液中的任一种。

7.如权利要求1所述的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,所述的聚乙烯醇的平均分子量为:20500。

8.一种采用如权利要求1至7中任一项所述的方法制备的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料。

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【技术特征摘要】

1.一种高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,所述的纳米纤维素为纳米纤维素晶体或纳米纤维素纤丝。

3.如权利要求2所述的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,所述的纳米纤维素包括磺酸基纳米纤维素或羧基纳米纤维素。

4.如权利要求1所述的高导电的纳米纤维素基凝胶电解质材料的制备方法,其特征在于,步骤一中所述的搅拌为采用磁力搅拌器搅拌2~3h。

5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:马凯博杨洋丁建森王锴
申请(专利权)人:陕西科技大学
类型:发明
国别省市:

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