[发明专利]将碳纳米管接枝到碳纤维毡上的方法

说明书

本发明涉及将碳纳米管接枝到碳纤维毡上的方法，属于碳纤维毡改性领域。本发明所要解决的是现有改性方法操作复杂、改性效率不高的问题，其技术方案是提供了将碳纳米管接枝到碳纤维毡上的方法，该方法采用等离子体活化碳纤维毡，再通过等离子体发生器的雾化器将碳纳米管喷洒在碳纤维毡上，即可。本发明采用低温常压等离子体处理方法，可以通过调节碳纳米管分散体系的浓度和喷洒次数来有效的控制接枝的碳纳米管的含量，操作非常方便，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及将碳纳米管接枝到碳纤维毡上的方法，属于碳纤维毡改性领域。

背景技术

钒电池是一种新型、无污染、使用寿命长的储能电池系统，主要由电解液、电极和隔膜三部分组成。其中，电极起到提供反应场所和将电流导出的作用，要求其具有一定的面积和导电性能。碳纤维毡是比较符合钒电池电极要求的材料之一，但目前市面上的碳纤维毡活性较低，在使用前需要对其进行改性处理，提高碳纤维毡上羰基、羟基或氨基等活性官能团含量，以提高电极材料的活性。常用碳纤维毡的活化方法包括金属离子修饰、酸处理、热处理、氨化处理、电化学处理及综合处理等，其中，碳纳米管作为一种导电性能好、表面官能团多的材料，在钒电池电极材料的改性中应用比较广泛(参见：王刚等.全钒氧化还原液流电池碳素类电极的活化[J].化学进展，2015，27(10):1343～1355)。然而，由于碳纤维毡的活性较低，如何将碳纳米管有效引入碳纤维毡一直是一大难题。

目前，用碳纳米管对碳纤维毡进行改性的主要方法是在碳纤维表面引入碳源后再在一定条件下生成碳纳米管，这类方法虽然能有效引入和控制引入的碳纳米管的量，但操作复杂，生产规模小，不适合用于钒电池用碳纤维毡。也有在碳纤维毡上引入一层中间物质将碳纳米管与碳纤维毡连接，相较于将碳纳米管吸附在碳纤维毡上的方法而言，虽然能使碳纳米管与碳纤维毡的结合较紧密，但引入的中间层会降低碳纤维毡的导电能力。

因此，提供一种工艺简便、成本低廉且能将碳纳米管高效接枝到碳纤维毡上的方法，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供将碳纳米管接枝到碳纤维毡上的方法，以解决现有改性方法操作复杂、改性效率不高等问题。

本发明提供了将碳纳米管接枝到碳纤维毡上的方法：采用等离子体活化碳纤维毡，再通过等离子体发生器的雾化器将碳纳米管喷洒在碳纤维毡上，即得改性碳纤维毡。

进一步地，所述活化碳纤维毡的步骤满足以下至少一项：

使用低温常压等离子体活化碳纤维毡；

处理电压为180～250V；

扫描速率为0.5～1.5mm/s；

等离子体发生气体为空气；

等离子体处理2～3次。

优选地，处理电压为190～240V。

进一步地，所述喷洒步骤满足以下至少一项：

使用低温常压等离子体；

处理电压为180～250V；

扫描速率为0.5～1.5mm/s；

等离子体发生气体为空气；

等离子体处理1～3次。

优选地，处理电压为190～240V。

优选地，等离子体处理1～2次。