[发明专利]一种氮掺杂石墨烯基纤维和超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂石墨烯基纤维，其特征在于，所述纤维是以石墨烯为芯层，氮掺杂石墨烯为皮层；所述纤维的制备步骤包括：将氧化石墨烯纤维置于吡咯水溶液中，避光静置，加入氧化剂继续避光静置，得到氧化石墨烯/聚吡咯纤维，预氧化，热还原。

2.一种氮掺杂石墨烯基纤维的制备方法，包括：

（1）将氧化石墨烯分散液湿法纺丝，水洗，干燥，得到氧化石墨烯纤维，置于吡咯水溶液中，避光静置，加入氧化剂继续避光静置，得到氧化石墨烯/聚吡咯纤维，其中吡咯与氧化剂的摩尔比为1:1.9-1:2.2；

（2）将步骤（1）中氧化石墨烯/聚吡咯纤维预氧化，然后热还原，得到氮掺杂石墨烯基纤维，所述氮掺杂石墨烯基纤维是以石墨烯为芯层，氮掺杂石墨烯为皮层。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤（1）中湿法纺丝的工艺参数为：选用内径为0.1-1mm、外径为0.3-2mm的针头，凝固浴包括5-50wt%的氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾、氢氧化钠、氢氧化钾、聚乙烯醇、甲醇、乙醇中一种或者几种，温度为室温，喷丝速度为75-85 ul/min，牵伸速度为9-10 cm/s。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤（1）中吡咯水溶液浓度为0.2-0.4mol/L；氧化剂为(NH₄)₂S₂O₈、FeCl₃、H₂O₂、K₂Cr₂O、KIO₃中的一种。

5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤（1）中避光静置时间为8-12min；继续避光静置时间为20-40 min。

6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤（2）中预氧化为：空气条件下依次在温度为115-125℃、145-155℃、175-185℃下各预氧化1-2h。

7.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤（2）中热还原为：氮气或者氩气条件下750-850℃热还原2-4h，升温速率为2-3℃/min。

8.一种超级电容器，组成包括权利要求1所述纤维。

9.权利要求8所述超级电容器的制备方法，步骤包括：将氮掺杂石墨烯基纤维浸渍聚合物胶体电解液，干燥10-15h后将两根纤维加捻再次浸渍电解液，自然干燥后得到全固态超级电容器。