[发明专利]一种高柔性复合材料电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种高柔性复合材料电极的制备方法，先后称取二甲基咪唑和吡咯单体溶于水/甲醇的混合溶液，混合得到溶液A；先后称取六水硝酸锌和无水三氯化铁溶于水/甲醇的混合溶液，搅拌均匀得到溶液B；将滤纸浸泡在溶液A中1‑4h；将滤纸取出，吸除表面滤液；然后放入溶液B中20s后取出，再放入溶液A中20s；如此反复交替进行10次；再将滤纸用去离子水浸泡冲洗，除尽表面残留；干燥至恒重，得到柔性极佳的滤纸/ZIF‑8/聚吡咯功能复合材料。所得复合材料具有优良的柔性、高的质量比电容、无需任何粘结剂直接可用作工作电极，电极材料尺寸大小、厚薄均可控，并且制备过程简单易行，绿色经济。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高柔性复合材料电极的制备方法。

背景技术

柔性导电材料顾名思义，相比传统导电材料具有优良的柔韧性能，材料受到外力作用发生一定的形变或在某些恶劣条件下使用时，电化学性能丝毫不会受到影响，从而提高了电极材料使用安全性，并且电极材料尺寸大小、厚薄的可控性精简了电容器使用的组装过程，使得整个器件更轻便、节省成本，使其应用更加经济环保，进一步拓宽了其在超级电容器、传感器、电子皮肤及人工智能方面的应用。

ZIF-8是沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)的一种，主要由二甲基咪唑和硝酸锌反应制得，2-甲基咪唑与金属原子Zn构成最基本单元，其中每个Zn原子与四个2-甲基咪唑环上的N原子进行配位，构成一个具有正六面体晶型的笼状配位化合物，它具有高的比表面积、孔径可调控、功能性的孔道、丰富的活性位点等优点被受到广泛的青睐，ZIFs材料在气体储存与分离、催化、传感器、超级电容器等领域都具潜在的应用价值。

超级电容器电极材料的研究与开发已经取得显著进展，但材料低的比表面积和孔隙率抑制了活性组分与电解液的直接接触。利用ZIF-8高的比表面积及丰富的活性位点与导电高分子材料之间协同作用，构建具有高比表面积、丰富活性位点、高活性组分利用率的电极材料，从而提高超级电容器电化学性能及应用具有至关重要的现实意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种高柔性复合材料电极的制备方法，所得复合材料具有优良的柔性、高的质量比电容、无需任何粘结剂直接可用作工作电极，电极材料尺寸大小、厚薄均可控，并且制备过程简单易行，绿色经济。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种高柔性复合材料电极的制备方法，包括以下步骤：

1)先后称取二甲基咪唑和吡咯单体溶于水/甲醇的混合溶液，搅拌混合均匀得到溶液A；先后称取六水硝酸锌和无水三氯化铁溶于水/甲醇的混合溶液，搅拌均匀得到溶液B；

2)将普通中速定性滤纸经过丙酮、乙醇、去离子水各超声清洗15分钟，再用去离子水冲洗3次，充分除去滤纸中的杂质，自然干燥。将预处理过的滤纸称重，浸泡在溶液A中1-4h，确保滤纸充分浸透；将滤纸取出，吸除表面滤液；

3)然后放入溶液B中20s后取出，再放入溶液A中20s；如此反复交替进行10次；

4)再将滤纸用去离子水浸泡冲洗，除尽表面残留；干燥至恒重，得到柔性极佳的滤纸/ZIF-8/聚吡咯功能复合材料。

按上述方案，所述水/甲醇混合溶液体积配比为1:3-3:1。

按上述方案，溶液A中二甲基咪唑摩尔浓度为0.2-0.5mol/L，吡咯单体的摩尔浓度为0.1-0.4mol/L。

按上述方案，所述溶液B中六水硝酸锌摩尔浓度为0.08-0.1mol/L，无水三氯化铁摩尔浓度为0.5-0.8mol/L。

与现有技术相比，本发明具有如下突出成效：

电极材料既具有纤维的机械性能，高的柔性，又兼具导电高分子良好的电化学性能，高的质量比电容；