一种碳纳米管网‑聚苯胺复合材料的制备方法与流程

文档序号:12092887阅读:197来源:国知局

本发明属于复合材料的制备领域,具体涉及一种碳纳米管网-聚苯胺复合材料的制备方法。



背景技术:

电化学超级电容器(ESC)具有比一般电容器更大的比容量、更快的充放电速度和超长的循环使用寿命,因而倍受关注。目前ESC的主要研究方向之一是进一步提高ESC的电容量,研究的重点是其电极材料。在ESC电极材料中,碳纳米管(CNT)材料因具有独特的一维中空结构、良好的导电导热性能、优异的力学性能及高稳定性等而受到广泛关注,并在复合材料领域表现出诱人的应用前景。但CNT单独用作ESC电极材料时,因主要依靠双电层储能而表现出较低的电容量。聚苯胺(PANI)材料用作ESC电极材料时具有比容量高、成本低廉、合成方法简单等优点,因而同样受到关注。但因其在反复充放电过程中体积变化较大,稳定性较差,且导电率较低,从而影响其性能的发挥。结合了CNT和PANI 2种材料优点的CNT/PAN复合材料I,可避免CNT和PANI的各自缺点,获得更佳的电化学性能。但是目前的研究中基本都是将粉末CNT直接与PANI进行复合,没有考虑粉末CNT之间的连接,从而大大降低了CNT在复合材料中的导电性能和力学性能。采用在CNT阵列基底上电沉积PANI的方法制备的CNT/PANI复合材料表现出很好的电化学储能性能,但CNT阵列的制备条件苛刻,不易控制,影响其大规模应用。



技术实现要素:

本发明提供一种碳纳米管网-聚苯胺复合材料的制备方法,工艺简单,制备的碳纳米管网-聚苯胺复合材料的电化学储能性能好。

一种碳纳米管网-聚苯胺复合材料的制备方法,包含如下步骤:

(1)将碳纳米管网加入到过硫酸铵与磷酸的混合溶液中,搅拌1 h;

(2)将苯胺分散到有机溶剂甲苯中,形成苯胺-甲苯溶液;

(3)将步骤(1)处理过的碳纳米管网及其处理的过硫酸铵与磷酸的混合液一起加入到步骤(2)的苯胺-甲苯溶液中,控制温度在0-5℃之间,在不断搅拌下反应24 h,过滤;

(4)用乙醇及去离子水反复冲洗步骤(3)过滤产物,直至洗涤液呈无色透明状,取出,真空,干燥24 h后,得到碳纳米管网-聚苯胺复合材料。

步骤(1)中过硫酸铵与磷酸的混合溶液中,过硫酸铵的浓度为0.025 moL/L,磷酸的浓度为0.1 moL/L。

步骤(2)中苯胺的浓度为0.1moL/L。

本发明的优点:

本发明以碳纳米管网为模板,采用有限域聚合法制备了碳纳米管网-聚苯胺复合材料,具有较好的电化学储能性能,其放电比电容量在有机电解液中达到143.2F/g,且具有良好的循环性能,导电性能和力学性能优异,因而具有更佳的电化学储能性能。

具体实施方式

实施例1

一种碳纳米管网-聚苯胺复合材料的制备方法,包含如下步骤:

(1)将碳纳米管网加入到过硫酸铵与磷酸的混合溶液中,搅拌1 h;

(2)将苯胺分散到有机溶剂甲苯中,形成苯胺-甲苯溶液;

(3)将步骤(1)处理过的碳纳米管网及其处理的过硫酸铵与磷酸的混合液一起加入到步骤(2)的苯胺-甲苯溶液中,控制温度在0-5℃之间,在不断搅拌下反应24 h,过滤;

(4)用乙醇及去离子水反复冲洗步骤(3)过滤产物,直至洗涤液呈无色透明状,取出,真空,干燥24 h后,得到碳纳米管网-聚苯胺复合材料。

步骤(1)中过硫酸铵与磷酸的混合溶液中,过硫酸铵的浓度为0.025 moL/L,磷酸的浓度为0.1 moL/L。

步骤(2)中苯胺的浓度为0.1moL/L。

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