[发明专利]聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料电极的制备方法，其特征在于，所述复合材料电极包括聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料和导电基底，氧化铜和二氧化锰以纳米尺度分散在聚苯胺纳米管阵列的空隙中，二氧化锰包覆在氧化铜表面，形成聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料，复合材料涂覆在导电基底之上，不需要导电剂和粘结剂，形成聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料电极；所述制备方法包括如下步骤：

(a)制备聚苯胺纳米管阵列/铜复合结构：将铜粉均匀分散在苯胺的盐酸溶液中，再将AAO模版浸入上述溶液，减压抽真空，超声震荡；将过硫酸铵的盐酸溶液缓慢滴加入苯胺的盐酸溶液中，-20～20℃恒温水浴反应1～24h，得到聚苯胺/铜/AAO纳米复合结构；聚苯胺/铜/AAO纳米复合结构浸入氢氧化钠溶液中，50～70℃加热10～60min，取出用去离子水洗净，干燥，制得聚苯胺纳米管阵列/铜复合结构；

(b)制备聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料：将步骤(a)中制备的聚苯胺纳米管阵列/铜复合结构浸入高锰酸钾水溶液中，减压抽真空，超声震荡，120～240℃恒温反应12～24h，反应结束后取出洗涤，干燥，制得聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料；

(c)将步骤(b)中制备的聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料添加到去离子水或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合成为浆料，聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料和去离子水或NMP的质量比为1:4～1:0.8，浆料的粘度控制在600～7000厘泊，将浆料涂覆与导电基底之上，经烘干和辊压制得聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料电极。

2.如权利要求1所述的聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料电极的制备方法，其特征在于，所述聚苯胺纳米管阵列的含量为30～50％，氧化铜含量为20～30％，二氧化锰含量为50～20％，且聚苯胺纳米管阵列、氧化铜和二氧化锰三者含量的总和为100％。

3.如权利要求1所述的聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料电极的制备方法，其特征在于，所述导电基底为碳纤维、石墨、玻态碳、钛、镍、不锈钢、铁、铜、锌、铅、锰、镉、金、银、铂、钽、钨、导电塑料、导电橡胶或高掺杂硅。

4.如权利要求1所述的聚苯胺纳米管阵列/氧化铜/二氧化锰复合材料电极的制备方法制得的电极的应用，其特征在于，超级电容器包括正极、负极以及正极和负极之间的隔膜和电解液，正极由所述复合材料电极组成，无需导电剂和粘结剂；所述隔膜为无机纤维隔膜、有机纤维隔膜、超细玻璃纤维隔膜或聚合物膜；所述电解液为离子液体电解液，或者所述电解液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液、高氯酸锂的碳酸丙烯酯溶液、四氟硼酸四乙基铵的碳酸丙烯酯溶液中的一种或几种混合。

5.如权利要求4所述的应用，所述隔膜的孔径为1um～6um。

6.如权利要求4或5所述的应用，所述离子液体电解液为氯化咪唑盐-氯化铝体系。