[發明專利]一種聚3,4-乙撐二氧噻吩/石墨氈柔性電極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011088630.0
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112201486B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 李寶銘;林瑩瑩;江俊輝
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/40;H01G11/48
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 俞舟舟;蔡學俊

本發明公開了一種聚3,4?乙撐二氧噻吩/石墨氈柔性電極材料的制備方法，屬于超級電容器用電極材料的制備技術領域。所述電極材料是以3,4?乙撐二氧噻吩作為單體，以十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，以橙黃Ⅱ作為摻雜劑，以過硫酸銨作為氧化劑，利用化學氧化法在石墨氈上聚合而成。本發明制得的電極材料具有較高的比電容和較優異的循環穩定性，主要用于制作超級電容器的柔性電極，具有顯著的經濟價值與社會效益。

技術領域

本發明屬于超級電容器用電極材料的制備技術領域，具體涉及一種聚3,4-乙撐二氧噻吩/石墨氈柔性電極材料的制備方法。

背景技術

導電聚合物柔性電極材料具有柔韌性好、充放電速度快、綠色環保、安全性高和成本低等性能優勢，在可穿戴電子設備領域具有重要的應用價值。在眾多的導電聚合物柔性電極材料中，聚3,4-乙撐二氧噻吩柔性電極材料表現出高導電性、良好的高溫穩定性、低氧化電位和電化學穩定等優點，是一種理想的超級電容器柔性電極材料。但是，聚3,4-乙撐二氧噻吩存在共軛分子鏈剛性強，力學性能較差；單體在水中溶解度很低，聚合時容易團聚；相對分子質量較高，理論比電容較低等缺陷，限制了聚3,4-乙撐二氧噻吩柔性電極材料的商業應用。中國發明專利CN110797210A公開了一種聚3,4-乙撐二氧噻吩柔性電極材料的制備方法，其是通過將預處理棉線先浸入到3,4-乙撐二氧噻吩，再浸入到過硫酸銨的鹽酸水溶液中，經過化學氧化制備而成。測試結果表明，在0.2 A/g的電流密度下，該電極材料的比電容為255 F/g，2000次循環后比電容保持率為92%。與低導電性、不耐高溫、不耐酸堿的棉纖維柔性基體相比，石墨氈不僅具有耐高溫、耐腐蝕、不熔融、大空隙率（90%）、良好的導電性和彈性等特性，而且還可以任意折疊、裁剪。將石墨氈作為柔性電極材料的基體，在石墨氈上聚合導電聚合物，不僅可以提高導電聚合物柔性電極材料的電導率、比電容和循環穩定性，還能使導電聚合物柔性電極材料擁有優異的機械性能。

發明內容

針對目前聚3,4-乙撐二氧噻吩柔性電極材料的棉線基體存在導電性低、耐高溫和耐酸堿性能差等問題，本發明提供了一種聚3,4-乙撐二氧噻吩/石墨氈柔性電極材料的制備方法。本發明制得的電極材料具有較高的比電容和較優異的循環穩定性，主要用于制作超級電容器的柔性電極，具有顯著的經濟價值和社會效益。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種聚3,4-乙撐二氧噻吩/石墨氈柔性電極材料是以3,4-乙撐二氧噻吩作為單體，以十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，以橙黃II作為摻雜劑，以過硫酸銨作為氧化劑，利用化學氧化法在石墨氈上聚合而成。

所述聚3,4-乙撐二氧噻吩/石墨氈柔性電極材料的制備方法具體包括以下步驟：

（1）在50~100 mL去離子水中，先加入1.5~2.5 g十二烷基硫酸鈉，在室溫下磁力攪拌10~20 min，再加入0.2~0.3 g 3,4-乙撐二氧噻吩，在室溫下磁力攪拌30~60 min，最后加入0.2~0.35 g橙黃Ⅱ，在室溫下磁力攪拌20~40 min，制得橙黃Ⅱ和3,4-乙撐二氧噻吩的混合液。

（2）將石墨氈樣條浸入到步驟（1）制得的混合液中，再將15~25 mL過硫酸銨的鹽酸溶液加入到混合液中，在室溫下磁力攪拌4~24 h；將石墨氈樣條取出后，先在甲醇中浸泡5~10 h，再在1 mol/L氨水中浸泡24~48 h，最后在1 mol/L鹽酸中浸泡1~3 h，經甲醇和去離子水交替洗滌至濾液無色、60 ℃真空干燥24 h，制得橙黃II摻雜聚3,4-乙撐二氧噻吩/石墨氈復合材料，即為所述聚3,4-乙撐二氧噻吩/石墨氈柔性電極材料。

步驟（2）所述過硫酸銨的鹽酸溶液中，過硫酸銨的濃度為0.3 mol/L，鹽酸的濃度為1 mol/L。

本發明的顯著優點在于：