[发明专利]一种基于滤纸的水驱动纳米发电机及其制备方法

权利要求书

1.一种基于滤纸的水驱动纳米发电机，其特征在于：包括滤纸、碳纳米管浆料和水流动驱动装置；

所述滤纸通过折叠具有双十字形状，双十字形状为印刷电极的区域；

所述碳纳米管浆料为碳纳米管分散于浓硫酸与浓硝酸的混合强酸中，通过剧烈搅拌、油浴处理、使用去离子水清洗得到呈中性的溶液；

所述水流动驱动装置为由微量注射泵推动医用注射器产生液滴水流动；

所述碳纳米管浆料在滤纸的双十字形状处绘制电极，滤纸的放置与医用注射器呈一角度。

2.一种基于滤纸的水驱动纳米发电机的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

S1)滤纸形状设计

取一片滤纸，从中间对折获取两条垂直的折痕，折痕向外部延伸2cm再次对折，获得另外两条垂直折痕，双十字折痕形状作为印刷电极的区域；

S2)碳纳米管浆料制备

称取1g羧基化多壁碳纳米管于50mL浓硫酸与浓硝酸的混合溶液，浓硫酸与浓硝酸的体积比为3:1；

剧烈搅拌均匀后，将混合溶液转移到油浴中并在90℃、500rpm搅拌下加热3h；

取出溶液，待溶液完全冷却至室温，将其转移到50mL离心管中，在13000rpm下离心处理15min，保留沉淀；将沉淀重新分散于去离子水中后再在13000rpm下离心处理15min，保留沉淀；循环此过程直至混合溶液的pH大约为7停止，后将沉淀分散于去离子水中，多壁碳纳米管的含量大约为10mg mL^-1；

S3)绘制电极

吸取0.05～0.5mL碳纳米管浆料在滤纸双十字折痕区域绘制电极，将电极置于烘箱中60℃加热处理5min，再将电极形状作适当裁剪；

S4)放置电极

由微量注射泵水平推动医用注射器产生液滴水流动，经裁剪后带有电极的滤纸倾斜放置，与医用注射器呈一角度，滤纸下端为正极，滤纸上端为负极。

3.根据权利要求2所述的一种基于滤纸的水驱动纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述滤纸为定量慢速滤纸或定量中速滤纸或定量快速滤纸或定性慢速滤纸或定性中速滤纸或定性快速滤纸。

4.根据权利要求2所述的一种基于滤纸的水驱动纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管，羧基化多壁碳纳米管直径>50nm，长度为10-20μm，纯度>95％，比表面积>40m²/g，羧基含量为0.49wt％。

5.根据权利要求2所述的一种基于滤纸的水驱动纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述医用注射器内的液滴水为NaCl溶液，NaCl溶液的浓度为0.1或1mmol/L。

6.根据权利要求2所述的一种基于滤纸的水驱动纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述微量注射泵推动医用注射器的注射速度为100ml h^-1或60ml h^-1或20ml h^-1。

7.根据权利要求2所述的一种基于滤纸的水驱动纳米发电机的制备方法，其特征在于：所述滤纸的放置角度为45°或60°或75°。