[发明专利]一种电镀银碳纤维电极及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电镀银碳纤维电极的制备方法，步骤如下：称取碳纤维束在丙酮溶液中浸泡，然后超声处理，再将碳纤维束浸泡在乙醇溶液中超声处理；将碳纤维束置于马弗炉中进行热氧化处理，然后用去离子水进行超声清洗，之后置于烘箱烘干；将氧化处理后的碳纤维束剪裁至一定长度，在剪裁后的碳纤维束的一端绑上银丝固定；将AgNO₃和NaNO₃溶液混合配制成电镀液，将一对碳纤维束置于电镀液中，由恒压电源提供电压，对碳纤维束进行电镀，得到镀银碳纤维，将镀银碳纤维封装在热缩管内，即得到电镀银碳纤维电极。本发明的制备方法简单，利用本发明制得的电镀银碳纤维电极极差小，性能稳定，易于长期保存，可用于海洋电场信号的探测。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种电镀银碳纤维电极及其制备方法。

背景技术

碳纤维具有比表面积大和在海洋环境中化学稳定性好的优点，适合作为海洋电场传感器。20世纪70年代，美国海军研究生院对不同电极材料作为探测海洋电场传感器进行了研究，报告指出Ag/AgCl电极、Pt/Pt黑电极和碳纤维电极的阻抗较低，这些材料适合用作海洋电极，其中碳纤维电极成本最低，适合大范围使用。2003年，在欧洲水下防御技术(UDT)会议上，瑞典Polyamp公司展示了自主开发的检测水下电场的碳纤维传感器并对潜艇模型发射的电场信号进行了现场检测，发现碳纤维电场传感器性能优异。这是由于碳纤维电极的多孔表面可以增加有效工作面积，从而降低电极的接收阻抗。然而，未处理的碳纤维由于其原子和官能团活性低而导致表面活性较低，使得电极电位漂移大，影响了电极的稳定性。

目前有关碳纤维电极制备方法有以下几种：(1)液相氧化法：利用强酸或者强碱等腐蚀性溶液刻蚀碳纤维表面，提高其比表面积。但液相氧化的方法时间较长，与碳纤维批量化生产相匹配有困难。同时，易对人体和环境造成危害。(2)等离子体氧化法：使用等离子体对碳纤维进行辐射，可以增加碳纤维表面各种类型的活性基团，从而提高表面活性。但产生等离子体需要一定的真空环境，所需设备较为复杂，对需要连续稳定以及长时间处理碳纤维时有较大困难。(3)电化学法：电化学法是目前研究最多、工艺最成熟的表面处理技术，其操作条件简单可控，易于实现连续化处理。可大幅度提高碳纤维物理化学性能和导电性，同时保持碳纤维比表面积大的特性。

发明内容

有鉴于此，本发明结合热氧化技术和电化学沉积工艺，提供了一种电镀银碳纤维电极的制备方法，首先采用热氧化技术对碳纤维进行预处理，然后结合电化学沉积工艺，制备出比表面积大以及电位稳定性优良的电镀银碳纤维电极；本发明还提供一种电镀银碳纤维电极，所述电镀银碳纤维电极由碳纤维经过由硝酸银和硝酸钠配置的电镀液进行电镀工艺制得。

本发明提供一种电镀银碳纤维电极的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，称取碳纤维束在丙酮溶液中浸泡24h以去除表面上浆剂等杂质，然后将浸泡在丙酮溶液中的碳纤维束超声30min，用去离子水清洗至中性；再用乙醇溶液浸泡碳纤维束并超声30min，用去离子水清洗至中性，置于60℃烘箱保温2h；

步骤S2，将烘干后的碳纤维束置于马弗炉中在380～450℃进行热氧化处理，升温速率为3℃/min，热氧化处理结束后随炉降温至室温后，用去离子水超声30min清洗至中性，然后置于60℃烘箱保温2h；将热氧化处理后的碳纤维束剪裁至一定长度，在剪裁后的碳纤维束的一端绑上银丝固定；

步骤S3，按照化学配比将AgNO₃和NaNO₃溶液混合配制成电镀液，将一对经步骤S2预处理后的碳纤维束分别连接恒压电源的阳极和阴极，然后放置于电镀液中进行电镀，电镀过程中，电镀液中的Ag⁺汇聚在阴极，Ag⁺得到电子后变为单质银附着在碳纤维束上，即得到镀银碳纤维；电镀结束后将绑有银丝的镀银碳纤维置于60℃烘箱保温2h；

步骤S4，将步骤S3中绑有银丝的镀银碳纤维涂上导电胶，套上热缩管进行封装，加热使热缩管收缩，即得到电镀银碳纤维电极。