[发明专利]基于纳米纤维纱的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米纤维纱的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）制备镀镍导电棉纱：将棉纱置于化学电镀液中，处理2-8h得到镀镍导电棉纱；

（2）制备纺丝溶液：称量氧化石墨烯，加入到N,N-二甲基甲酰胺溶剂里，室温下超声振荡12~24h得到分散开来的氧化石墨烯溶液；接着称量聚丙烯腈（PAN）粉末，加入到之前分散开来的氧化石墨烯溶液中，在磁力搅拌的条件下，65~70℃的环境下加热2h，形成纺丝液；

（3）搭建静电纺丝装置，将步骤（1）制备的镀镍导电棉纱的两端被固定在静电纺丝装置的电机上，将PAN纳米纤维和氧化石墨烯通过静电纺丝卷绕在镀镍导电棉纱上获得PAN-GO纳米纤维包芯纱；

（4）制备30~50mmol/L的3,4-乙烯二氧噻吩和30~50mmol/L聚苯乙烯磺酸盐的混合三氯甲烷溶液；再将步骤（3）中所得的PAN-GO纳米纤维包芯纱放入混合三氯甲烷溶液中充分浸泡10~30min后；最后，用胶头滴管取浓度为50~75mmol/L的三氯化铁的乙醇溶液置于混合三氯甲烷溶液中的纱线上，在20~25℃的温度下，反应6~72h将纱线取出、晾干，得到PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料；

所述基于纳米纤维纱的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料，包括皮层和芯层，皮层沿芯层轴向加捻形成包芯纱结构，所述的皮层为PAN纳米纤维和氧化石墨烯，芯层为导电棉纱，皮层表面附着有导电聚合物PEDOT:PSS颗粒；

所述的导电棉纱为镀镍导电棉纱，镀镍导电棉纱的镍层厚度为1.80微米~2.60微米，皮层的纳米纤维直径为0.90微米～1.10微米。

2.根据权利要求1所述的基于纳米纤维纱的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的制备导电棉纱包括以下步骤：a、棉纱除杂，用0.20~0.25mol/L的NaOH水溶液在80℃加热条件下浸泡棉纱30~60min，然后在50℃的条件下干燥5~10min得到干燥的棉纱；

b、将步骤（a）中得到的干燥的棉纱放入浓度为0.15~0.20mol/L六水合硫酸镍和浓度为0.50~0.55mol/L的盐酸混合水溶液中浸渍5~10min后，取出置于浓度为0.20~0.26mol/L的硼氢化钠和浓度为0.20~0.25mol/L氢氧化钠混合水溶液中浸渍5~10min得到浸渍后的棉纱；

c、步骤（b）中得到的浸渍后的棉纱取出来并用去离子水清洗后置于化学电镀液中，处理2-8h得到镀镍导电棉纱。

3.根据权利要求1所述的基于纳米纤维纱的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的化学电渡液的组成为：浓度为0.10~0.12mol/L的六水合硫酸镍，浓度为0.10~0.14mol/L的次亚磷酸钠，浓度为0.70~0.84mol/L的氯化铵，浓度为0.08~0.10mol/L的柠檬酸三钠和浓度为2.5~8mL/L的氨水。

4.根据权利要求1所述的基于纳米纤维纱的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的制备的纺丝液中氧化石墨烯的质量为溶质聚丙烯腈质量的1.0~1.2%，聚丙烯腈的质量分数为13%~14%。

5.根据权利要求3所述的基于纳米纤维纱的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的静电纺丝装置的纺丝电压为15~20kV，纺丝距离13~16cm，纺丝速度0.01~0.10mm/min。

6.根据权利要求1所述的基于纳米纤维纱的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：还包括步骤（5）制备凝胶电解质，将步骤（4）中制备的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料在凝胶电解质中浸没0.5~2h，取出晾干后，两根电极平行配置撒上凝胶电解质，静置过夜，测试其电学性能。

7.根据权利要求6所述的基于纳米纤维纱的PAN-GO/PEDOT:PSS超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的凝胶电解质的制备方法为：在95℃，搅拌聚乙烯醇、去离子水和磷酸的混合液2~6h，制备得到凝胶电解质，其中聚乙烯醇：磷酸：去离子水的质量比为1:1.5:9。