[发明专利]一种多维结构碳纤维柔性电极的制备方法

摘要

本发明公开了一种多维结构碳纤维柔性电极的制备方法。将废旧纤维布清洗、碳化、活化后，浸渍于金属盐溶液中加载催化剂前驱体；然后将材料放入反应炉中，600‑1000℃下通入碳源气体CVD生长碳纳米管，再酸洗除去催化剂后制得电极。采用本发明的碳纤维布直接作为柔性电极，无需添加任何导电剂和粘结剂，即可组装成柔性超级电容器器件，简化了制备工艺，降低了电容器的成本。该器件可在不同弯曲状态下正常工作，表现出优异的柔韧性，因此可作为一种高性能的柔性储能器件应用于可穿戴电子领域。

主权项

1.一种多维结构碳纤维柔性电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)纤维布清洗，将废旧纤维织物依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗，去除纤维表面的灰尘、杂质以及有机污染物后，干燥；2)纤维布碳化，将步骤1)所得的材料在反应炉中保护气氛下升温至700-1000℃，恒温碳化60-120min，得到碳化后的碳纤维布；3)制备活化碳纤维布，将步骤2)中所得的材料，在不从反应炉中降温取出样品的情况下，调整温度至700-1000℃，并改通入活化气体，并可选地混合步骤2)中的保护气氛中的一种或两种的混合，恒温活化30-120min，通气速率为10-100ml/min·g，而后冷却至室温，得到活化碳纤维布；4)浸渍加载催化剂，将步骤3)所得的材料浸渍于金属盐催化剂溶液中，溶液质量浓度为10％-70％，在20-80℃充分搅拌0.5-24h，然后静置1-48h；取出活化碳纤维布，在20-100℃下干燥1-48h，得到加载催化剂的活化碳纤维布；5)生长碳纳米管。将步骤4)所得的材料放入反应炉中，保护气氛下升温至金属盐还原温度700-1200℃，将作为催化剂前驱体的金属盐还原为具有催化生长碳纳米管作用的单质金属；而后调整炉温至碳纳米管生长温度600-1000℃，将炉内气体转换为碳源气体，并可选地混合步骤2)中的保护气氛中的一种或两种的混合，恒温2-200min，通气速率为10-100ml/min·g，冷却至室温，得到生长了碳纳米管的碳纤维布；6)去催化剂处理，将步骤5)所得材料放入到浓度为5-15mol/L的酸溶液中，除去催化剂，用去离子清洗至中性后干燥，得到多维结构碳纤维布柔性电极。