[发明专利]一种纤维/石墨烯/碳量子点/硫化钴镍柔性电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维/石墨烯/碳量子点/硫化钴镍柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤：A、将预处理后的纤维织物浸渍于含有氧化石墨烯悬浮液并烘干，重复本步骤若干次得到纤维/氧化石墨烯材料；B、将步骤A获得的材料浸入到含有碳量子点的水热反应釜中，加热反应合成得到纤维/石墨烯/碳量子点柔性电极材料。C、将步骤B获得的材料浸入到含有镍盐、钴盐和含硫前驱体溶液的水热反应釜中，加热反应合成得到纤维/石墨烯/碳量子点/硫化钴镍柔性电极材料。本发明方法制得的材料具有较高的面积比电容和功率特性，循环性能优越。

技术领域

本发明涉及一种柔性电极材料的制备方法，特别是涉及一种纤维/石墨烯/碳量子点/硫化钴镍柔性电极材料的制备方法。

背景技术

电化学电容器基于其高容量和高功率密度等特殊功能，广泛应用在混合动力汽车、通讯、国防和可穿戴电子等领域。随着当今电子设备正呈现出轻薄化和柔性化的发展趋势，柔性显示屏、分布式传感器、电子纸和可穿戴多媒体器件等便携式和可穿戴电子设备日益进入人们的日常生活。但传统的电化学电容器体积大、重量重、形状固定，已远远不能满足当前柔性电子设备的发展要求。急需开发出具有重量轻、成本低、体积小、电化学性能优异和加工性能优良的柔性电化学电容器及其电极材料。

目前，柔性电化学电容器及电极材料的研发已成为国际热点，国内外已有大量关于如何改善可穿戴储能器件的穿戴舒适性及如何提高电化学性能等方面研究，但高昂的制作成本、较差的灵活性、较低的耐久性和环境依赖性等限制了它们的真正应用。搭载新材料、设计新结构是改善可穿戴储能器件性能及提高其环境适应性的重要方法。

纺织材料是天然的可穿戴材料，具有优异的穿戴舒适性、选择普遍性和力学稳定性等。纺织材料的材质和表面性质具有特殊性，因此碳等导电材料很难在其表面形成三维连续的导电网络，为了增加导电材料和织物之间的相互作用，往往会使用大量的交联剂、表面活性剂甚至是粘结剂，使导电材料能较好的附着在织物上，这些物质的加入一方面会堵塞织物上的孔隙不利于电解质离子的扩散，影响其电化学性能的发挥，另一方面会使材料合成过程复杂、困难，增加成本。公开号为CN108597905A的中国专利公开了一种纤维/石墨烯/硫化钴镍柔性电极材料的制备方法，将导电性好的碳材料与比电容高、导电性差的硫化钴镍复合起来，充分发挥二者优势，该材料具有较高的面积比电容和功率特性，循环性能优越。但是由于纤维基底的不导电性，且在柔性电极材料中占有很高的质量和体积分数。织物的自身不导电性及其组织结构也成为了织物基柔性电极材料内阻偏大的主要原因之一。进一步提高材料导电性，以获得更高的质量比电容、体积比电容以及能量密度更为困难。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种纤维/石墨烯/碳量子点/硫化钴镍柔性电极材料的制备方法，以进一步提高材料导电性、比电容及能量密度。

本发明技术方案如下：一种纤维/石墨烯/碳量子点/硫化钴镍柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤：

A、将预处理后的纤维织物浸渍于氧化石墨烯悬浮液并烘干，重复本步骤若干次得到纤维/氧化石墨烯材料，所述氧化石墨烯悬浮液是将氧化石墨烯粉末超声分散于去离子水中制得；

B、将步骤A获得的纤维/氧化石墨烯材料浸入到含有碳量子点的水热反应釜中，加热反应合成得到纤维/石墨烯/碳量子点柔性电极材料。

C、将步骤B获得的纤维/石墨烯/碳量子点材料浸入到含有镍盐、钴盐和含硫前驱体溶液的水热反应釜中，加热反应合成得到纤维/石墨烯/碳量子点/硫化钴镍柔性电极材料。

进一步的，所述氧化石墨烯悬浮液的浓度为0.5-3mg/mL，所述步骤A中浸渍时间为20-60min，所述步骤A中烘干温度为40-70℃，烘干时间为2-3h。

优选的，所述步骤A的重复次数为5-40次。