[发明专利]一种纸基复合膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纸基复合膜及制备方法。该方法包括：（1）制备碳纳米管分散液；（2）将纸张在碳纳米管分散液中浸泡，使碳纳米管吸附在纸张的纸纤维上；（3）将步骤（2）中的产物在吡咯单体中浸泡，使吡咯单体吸附在纸纤维上并沥干；（4）采用预设温度下的氧化剂与酸的混合溶液对步骤（3）中产物进行处理，使吡咯单体发生聚合反应，从而产生吸附在纸纤维和碳纳米管上的聚吡咯；及（5）将步骤（4）获得的产物进行超声清洗，获得纸基复合膜。该纸基复合膜作为对称超级电容器的电极材料具有较好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种纸基复合膜及其制备方法。

背景技术

柔性电子是指可以弯曲、折叠、扭曲、压缩、拉伸、甚至变形成任意形状但仍保持高效光电性能、可靠性和集成度的薄膜电子器件。目前，柔性电子的应用领域主要分布在柔性电子显示、柔性储能、柔性医疗电子及柔性电路板等。其中，超级电容器作为一种储能器件，也超着超薄、柔性、轻量化方向发展，同时也被视为柔性储能的最佳候选者。

超级电容器的电极材料主要有三类：碳材料、金属氧化物及导电聚合物。其中导电聚合物因具有较高的能量密度和功率密度而备受关注。近几年，有一些学者将聚苯胺沉积在纸基上或者通过聚合反应将生成的聚吡咯吸附在纸基上，从而制备出柔性电极材料，进而制备出全固态超级电容器。但是由于导电聚合物的循环稳定性较差，使得全固态超级电容器的寿命缩短。

发明内容

基于此，本发明实施例的目的是提供一种纸基复合膜及其制备方法，以提高聚吡咯电极材料的循环稳定性。

在其中一个实施例中，一种纸基复合膜的制备方法，制备方法包括：（1）制备碳纳米管分散液；（2）将纸张在碳纳米管分散液中浸泡，使碳纳米管吸附在所述纸张的纸纤维上并沥干；（3）将步骤（2）中的产物在吡咯单体中浸泡，使吡咯单体吸附在纸纤维上并沥干；（4）采用预设温度下的氧化剂与酸的混合溶液对步骤（3）中产物进行处理，使吡咯单体发生聚合反应，从而产生吸附在纸纤维和碳纳米管上的聚吡咯；及（5）将步骤（4）获得的产物进行超声清洗，获得纸基复合膜。

在其中一个实施例中，制备碳纳米管分散液的步骤包括：（1）称取预设质量的碳纳米管；（2）将碳纳米管倒入预设体积比的浓硝酸与浓硫酸的混合溶液中；（3）采用蒸馏与搅拌的方式分散碳纳米管；（4）将步骤（3）获得的产物进行离心处理并进行酸碱度检测，直至离心液的酸碱值处于预设范围内；及（5）对步骤（4）获得的产物进行分散处理，获得不同浓度的碳纳米管分散液。

在其中一个实施例中，预设温度为零下3～5摄氏度。

在其中一个实施例中，氧化剂为氯化铁，酸为盐酸，氯化铁的浓度为0.3～0.6M，盐酸的浓度为0.1～0.4M，反应时间为2～5小时。

在其中一个实施例中，预设体积比为1：2～1：4，预设范围处于6.5到7.5之间。

在其中一个实施例中，预设体积比为1：3，预设范围处于6.8到7.1之间。

在其中一个实施例中，蒸馏与搅拌方式中的蒸馏时间处于2～8h，蒸馏温度处于50～130摄氏度。

在其中一个实施例中，蒸馏时间处于4～6h，蒸馏温度处于60～100摄氏度。

在其中一个实施例中，一种根据上述制备方法制得的纸基复合膜，纸基复合膜由聚吡咯、碳纳米管包覆在纸张的纸纤维上构成。

本发明实施例提供的纸基复合膜，碳纳米管包覆在纸张的纸纤维上，一方面可以充当导电层，将经过多次充放电而分解的聚吡咯碎片连接起来，从而维持电化学性能，另一方面经过酸化处理的碳纳米管含有羧基可与聚吡咯链形成氢键，从而提高了聚吡咯链结构的稳定性。因此本发明制得的纸基复合膜作为电极材料时，循环稳定性大大提升。

附图说明