[發(fā)明專利]一種摩擦納米發(fā)電機(jī)用多孔石墨烯/銀復(fù)合膜及其制備方法

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• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110844901A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于高遠(yuǎn);繆菊紅;姜伯儒;耿尚;潘旭輝
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;H02N1/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 蔣廈

本發(fā)明涉及一種摩擦納米發(fā)電機(jī)用多孔石墨烯/銀復(fù)合膜及其制備方法。將氧化石墨烯分散在去離子水中，得到氧化石墨烯分散液；將氧化石墨烯分散液加入硝酸銀溶液中，加入維生素C，待混合溶液自然冷卻后，離心沉降，收集產(chǎn)物，洗滌，得到石墨烯/銀納米復(fù)合材料；將石墨烯/銀納米復(fù)合材料重新分散于水中，得到前軀體溶液；將前軀體溶液冷凍干燥，得到石墨烯/銀氣凝膠，將氣凝膠壓縮成三維多孔石墨烯/銀復(fù)合膜。本發(fā)明的方法工藝簡單，成本低廉，本發(fā)明制備的摩擦納米發(fā)電機(jī)用三維多孔石墨烯/銀復(fù)合膜超輕、超柔，為高性能的正極材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米新能源領(lǐng)域，具體涉及一種摩擦納米發(fā)電機(jī)用多孔石墨烯/銀復(fù)合膜及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的不斷加劇,發(fā)展綠色能源變得越來越迫在眉睫。機(jī)械能在人們?nèi)粘Ｉ钪衅毡榇嬖冢瑢⑵滢D(zhuǎn)化為電能成為緩解能源危機(jī)的一個(gè)重要途徑。納米發(fā)電機(jī)可將生活中和自然界的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，是近年來新興的一種可持續(xù)能源再生技術(shù)。相比傳統(tǒng)壓電納米發(fā)電機(jī)，摩擦納米發(fā)電機(jī)具有高能量轉(zhuǎn)化率、高輸出功率，高靈敏度，高適應(yīng)性，和低成本等優(yōu)勢，因而受到了廣泛的重視。摩擦納米發(fā)電機(jī)的工作原理是:基于兩種具有不同電子吸附能力材料接觸時(shí)產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移作用,在兩種材料分離時(shí)產(chǎn)生電勢差，從而導(dǎo)致納米發(fā)電機(jī)外接電路中的電子流動形成電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)化。

因此，影響摩擦納米發(fā)電機(jī)性能的重要因素是摩擦納米發(fā)電機(jī)中使用材料在接觸時(shí)轉(zhuǎn)移電荷的能力。而材料電荷轉(zhuǎn)移的能力一方面取決于材料本身的得電子和失電子能力，另一方面取決于材料的表面結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。目前，常用的柔性摩擦靜電材料中，具有較強(qiáng)得電子能力的電負(fù)性材料較多，而具有較強(qiáng)失電子能力的電正性材料卻十分匱乏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種摩擦納米發(fā)電機(jī)用三維多孔石墨烯/銀復(fù)合膜及其制備方法，該材料具有輕量化、低成本、高比表面積和表面粗糙度的特點(diǎn)，應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)中可有效提高其單位體積的電荷密度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種摩擦納米發(fā)電機(jī)用多孔石墨烯/銀復(fù)合膜及其制備方法，包括以下步驟：

(1)將氧化石墨烯分散在去離子水中，攪拌1～2h，超聲振蕩2～4h，得到氧化石墨烯分散液，其濃度為2～5mg/mL；

(2)將氧化石墨烯分散液加入硝酸銀溶液中，超聲分散20～30min，加入維生素C，在85～95℃下攪拌反應(yīng)1～2h；待混合溶液自然冷卻后，離心沉降，收集產(chǎn)物，并用蒸餾水洗滌2～3次，得到石墨烯/銀納米復(fù)合材料；

(3)將石墨烯/銀納米復(fù)合材料重新分散于水中，攪拌20～30min，得到前軀體溶液；

(4)將前軀體溶液在-65～75℃冷凍干燥2～3天，得到石墨烯/銀氣凝膠，將氣凝膠壓縮成三維多孔石墨烯/銀復(fù)合膜。

步驟(1)中，所述氧化石墨烯為市售化學(xué)法合成的氧化石墨烯。

步驟(2)中，所述硝酸銀溶液質(zhì)量百分比濃度為20～100mg/mL，所述氧化石墨烯與硝酸銀的質(zhì)量比為1:1～1:5，所述氧化石墨烯與維生素C的質(zhì)量比為1:50～1:100。

步驟(3)中，所述前軀體溶液中，石墨烯的質(zhì)量濃度為2～4mg/mL。

步驟(4)中，所述三維多孔石墨烯/銀復(fù)合薄膜的厚度為0.2～0.5mm。

本發(fā)明所述的摩擦納米發(fā)電機(jī)用多孔石墨烯/銀復(fù)合膜作為摩爾納米發(fā)電機(jī)正極材料的應(yīng)用。

正極材料采用三維多孔石墨烯/銀復(fù)合膜，負(fù)極材料采用聚二甲基硅氧烷PDMS，隔離塊采用硅膠，電極薄膜采用氧化銦錫涂覆的導(dǎo)電聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜，電流引線采用銅線。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：