[发明专利]一种纳米纤维素基碳纤维网格无纺布柔性电极的制备方法

摘要

本发明涉及一种纳米纤维素基碳纤维网格无纺布电极的制备方法。本发明采用数控湿纺技术，先将含有催化脱水剂的纳米纤维素(CNFs)纺丝原液编织成CNFs网格布，然后利用限域干燥技术制备出CNFs网格无纺布，最后通过预氧化、碳化并利用限域技术制备出CNFs基碳纤维网格无纺布柔性电极材料。通过上述发明方法制备出的CNFs基碳纤维网格无纺布柔性电极材料具有无脱线现象的发生、经纬线相交处相互融合、柔韧性好、厚度薄、导电性好等特点；其厚度为0.10‑0.14mm；方块电阻为30.68‑60.18Ω/□。

主权项

1.一种纳米纤维素基碳纤维网格无纺布柔性电极的制备方法，包括步骤如下：步骤一、将纤维素原料木浆、竹浆或棉浆利用TEMPO催化氧化、超声分散、真空旋转浓缩的步骤制备得到CNFs悬浮液，所述CNFs悬浮液中CNFs的质量分数为0.5％‑1.2％；步骤二、将一定量催化脱水剂加入到步骤一所得到的CNFs悬浮液中，剧烈搅拌10‑60min、真空除泡5‑60min得到CNFs纺丝原液；所述催化脱水剂为NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、NH4HSO4或(NH4)2SO4；步骤三、将30mL步骤二所得到的CNFs纺丝原液注入到50mL的注射器中，利用微量注射泵控制CNFs纺丝原液以流量为2.5‑5.5mL/h通过内径为0.41mm的平头针头进入凝固浴中，并通过数控设备控制平头针头的运动编织策略来得到具有设定大小及编织结构CNFs网格无纺布，编织完成后的CNFs网格无纺布在凝固浴中老化30min；步骤四、将步骤三所得到的CNFs网格无纺布在30‑100℃、限域条件下干燥1‑6h，制备出干态CNFs网格无纺布；步骤五、将步骤四所得到的干态CNFs网格无纺布在限域条件下，在120、165、210、230、250、270、290、310℃温度条件下各预氧化30min，得到预氧化CNFs网格无纺布；步骤六、将步骤五所得到的预氧化CNFs网格无纺布在限域条件下，在N2、Ar或Ar+H2混合气气氛中，600℃和1100℃温度条件下分别碳化30～60min，得到纳米纤维素基碳纤维网格无纺布柔性电极材料。