[發明專利]一種基于銀納米線的導電棉布及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201610217104.7
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105761949A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 王小慧;楊洋;孫潤倉;張楚;劉玉豪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明屬于電化學領域，涉及一種導電材料的制備方法，尤其涉及一種負載銀納米線的可彎曲導電棉布，可折疊載體的制備方法及應用。

背景技術

近年來，可穿戴電子設備因其獨特的功能，如柔性、可拉伸、輕便等優點而逐漸受到關注。典型的代表包括：高性能的運動服、可穿戴顯示器、新型便攜電源以及嵌入式健康監控設備等。無一例外地，所有這些電子應用都需要具備質量輕便、可穿戴的能量轉換和存儲設備。

然而傳統的電荷存儲設備，例如電池，因為質量跟體積的原因而使其應用受限。而目前的便攜式電子設備，如手機、筆記本電腦和相機等只能滿足上述需求的某一方面。因此很多研究人員致力于研究基于超級電容和薄膜電池的柔性的、安全的能源設備以滿足現代電子工業及環境降解的多種需求。

棉布是一種由天然棉纖維編織而成的具有復雜的表面形貌及較多官能團(羥基)和較高孔隙率的柔性多孔織物。這種結構使得纖維可以吸附大量的水或者極性溶劑，從而導致纖維潤脹。

目前已經有研究使納米材料結合到織物中以制備柔性、輕薄、可穿戴的能量轉換和存儲設備。例如碳納米管(CNT)、石墨烯(Graphene)、MnO₂、NiO及聚苯胺等。這種簡易自組裝納米復合能量存儲系統為寬范圍的溫度和環境條件提供了史無前例的設計思路。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于銀納米線的導電棉布。

本發明的另一目的在于提供上述導電棉布的制備方法，該方法是一種清潔、方便簡潔、無污染的綠色工藝，適合大規模生產。

本發明還提供了上述導電棉布的應用，制成了超級電容的電極，獲得了優良的電化學性能。

本發明的目的通過以下技術方案得以實現：

一種基于銀納米線的導電棉布的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備具有高長徑比的銀納米線，并將其分散在乙醇溶液中，制成銀納米線/乙醇分散液；

(2)將棉布浸泡于銀納米線/乙醇分散液中，取出干燥后再次浸泡于上述分散液中，反復多次得到表面吸附有銀納米線的導電棉布。

步驟(1)中所述銀納米線的制備：將硝酸銀(AgNO₃)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氯化鈉、硝酸銅分散于乙二醇中，加熱攪拌，將所得的銀灰色溶液用無水乙醇稀釋后，不斷離心洗滌，直至上清液無色透明為止。最終得到銀納米線的無水乙醇溶液于室溫下保存。

所述AgNO₃與PVP的摩爾比為1:0.5-1:2，AgNO₃與硝酸銅的摩爾比為1:0.001-1:0.01，AgNO₃與氯化鈉的摩爾比為1:0.01-1:0.1。

所述加熱溫度為150-180℃，加熱時間為1.5-3.0h。

洗滌時，離心轉速為1000-3000rpm，時間為10-20min。

步驟(1)所述銀納米線長度為5-30μm，直徑為30-250nm。

步驟(2)中所述干燥是將浸泡過銀納米線的棉布置于50℃真空干燥箱中干燥1h，用于下次浸泡。

將上述方法制備的導電棉布負載于集流體上，作為超級電容器的電極。

所述超級電容電極的制備：采用導電銀膠作粘結劑，將銀納米線導電棉布緊貼于集流體上，組裝成電極，浸泡于電解液中。

本發明通過簡單浸漬的方法將銀納米線負載于棉布上，制成了具有優良電化學性能的超級電容電極。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

(1)銀納米線均勻且牢固分布于棉布的多孔網絡結構內，形成了交錯連接的導電通路，為電子的傳輸提供了路徑；用于制備超級電容器的電極，測得其具有較高面電容。

(2)將天然的棉布作為基底，可以擴大其應用范圍，尤其可應用于可穿戴電子器件中。

(3)銀納米線導電棉布的機械、化學穩定性優良，為后續的應用奠定了優良的基礎。

(4)整個制備工藝清潔、簡單、無污染，適合大規模生產。

附圖說明

圖1為本發明實施例1-4的銀納米線的紫外光譜圖。

圖2為本發明實施例1的銀納米線的XRD圖。

圖3為本發明實施例1-4的銀納米線的掃描電鏡圖；A：實例1；B：實例2；C：實例3；D：實例4。

圖4為本發明實施例1的銀納米線/棉布的機械穩定性測試。

圖5為本發明實施例1的銀納米線/棉布的化學穩定性測試。

圖6為利用實施例1的產品所制備的電極其電容隨掃描速率變化的曲線。