[发明专利]一种纳米金属电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料领域，特别涉及一种纳米金属电极材料及其制备方法。

背景技术

纳米材料由于其独特的电学、力学等性能，在制作功能材料和分子器上具有巨大的应用前景。其中包含了碳纳米管、硅纳米线、碳化硅纳米晶须、氧化物纳米带等这类准一维纳米材料。这些准一维的纳米材料很难与金属电极之间形成良好的连接，从而既保留了其纳米材料独具的性能，又具有较好的储能特点。

近年来，纳米材料中的异质结构半导体纳米材料，由于其具有较高的比表面积，受到了研究者们的极大关注，这种材料是一种环境友好型的潜在材料，具有高的比表面积，可以用于空气净化、废水处理和杀菌等领域。

发明内容

针对上述的需求，本发明特别提供了一种纳米金属电极材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种纳米金属电极材料，所述纳米金属电极材料包括多孔结构的空心TiO₂纳米管和分布在TiO₂纳米管外壁和内壁的碳纳米管复合材料；

所述碳纳米管复合材料由包含以下重量份的组分制成：

碳纳米管  15-28份，

聚乙烯醇缩丁醛  0.2-1份，

聚醋酸乙烯树脂  1.5-3.2份，

聚乙烯醇缩丁醛  0.5-1.8份，

银  0.8-1.8份，

氯化钠  0.02-0.8份。

所述组分还包括甲基异噻唑啉酮0.05-0.8重量份。

所述银为直径为20-30纳米的粒子。

所述碳纳米管的直径为20-35纳米。

一种纳米金属电极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)称取钛酸四丁酯58-85重量份，加入乙醇、乙酸和矿物油的混合溶液中，搅拌20分钟，加入2-5重量份聚乙烯基吡咯烷酮，搅拌20分钟；

(2加入碳纳米管15-28重量份、聚乙烯醇缩丁醛0.2-1重量份、聚醋酸乙烯树脂1.5-3.2重量份、聚乙烯醇缩丁醛0.5-1.8重量份、银0.8-1.8重量份、甲基异噻唑啉酮0.05-0.8重量份和氯化钠0.02-0.8重量份的混合物，在65-80℃下搅拌48小时，超声10-15分钟；

(3)静电纺丝，再以2-5℃/分钟的加热速率加热到350-400℃，保温10min后，制得纳米金属电极材料。

所述静电纺丝的过程中采用平收集器，温度保持在80-105℃，喷丝口的内径为0.5毫米，喷丝口和收集器之间距离为15cm，直流电压为18千伏。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

(1)本发明制得的纳米金属电极材料在保留了其良好的稳定性和比表面积，使金属纳米银微粒构建于二氧化钛纳米结构之中，提供更好的导电性和存储性能。

(2)本发明的纳米金属电极材料，采用静电纺丝方法制备，得到的材料的纤维空隙很小，一次成型，不需要进行繁琐的后续加工，其制备方法简单，易于工业化生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

(1)称取钛酸四丁酯58kg，加入乙醇55kg、乙酸73kg和矿物油42kg的混合溶液中，搅拌20分钟，加入2kg聚乙烯基吡咯烷酮，搅拌20分钟；

(2)加入直径为20纳米的碳纳米管15kg、聚乙烯醇缩丁醛0.2kg、聚醋酸乙烯树脂1.5kg、聚乙烯醇缩丁醛0.5kg、直径为20纳米的银粒子0.8kg、甲基异噻唑啉酮0.05kg和氯化钠0.02kg的混合物，在65℃下搅拌48小时，超声10分钟；

(3)静电纺丝，再以2℃/分钟的加热速率加热到350℃，保温10min后，制得纳米金属电极材料；

其中，所述静电纺丝的过程中采用平收集器，温度保持在80℃，喷丝口的内径为0.5毫米，喷丝口和收集器之间距离为15cm，直流电压为18千伏。

制得纳米金属电极材料的性能测试结果如表1所示。

实施例2

(1)称取钛酸四丁酯58kg，加入乙醇55kg、乙酸73kg和矿物油42kg的混合溶液中，搅拌20分钟，加入5kg聚乙烯基吡咯烷酮，搅拌20分钟；

(2)加入直径为20纳米的碳纳米管28kg、聚乙烯醇缩丁醛1kg、聚醋酸乙烯树脂3.2kg、聚乙烯醇缩丁醛1.8kg、直径为30纳米的银粒子1.8kg、甲基异噻唑啉酮0.05kg和氯化钠0.02kg的混合物，在65℃下搅拌48小时，超声10分钟；