[發(fā)明專利]一種單寧酸-聚吡咯-氧化石墨烯復(fù)合凝膠及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011202374.3
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112358632B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李亮;肖代君;鄧勇;劉玉蘭;喻湘華
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08J3/075;C08L79/04;C08K3/04;C08K5/1545;C08G73/06;H01G11/24;H01G11/48;H01G11/84
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;李欣榮

本發(fā)明公開了一種單寧酸?聚吡咯?氧化石墨烯復(fù)合凝膠的制備方法，首先向單寧酸水溶液中加入吡咯，在0?4℃下進行攪拌處理，然后加入氧化石墨烯，進行二次攪拌，得到單寧酸?吡咯?氧化石墨烯共混液；然后將鐵鹽水溶液加入步驟1)所得共混液中，進行靜置處理，得所述單寧酸?聚吡咯?氧化石墨烯復(fù)合凝膠電極材料。本發(fā)明涉及的制備方法簡單，無需復(fù)雜設(shè)備，不需要有機溶劑，對環(huán)境無污染，原料易得，可以滿足不同應(yīng)用需求，便于推廣；所得復(fù)合電極材料可用于制備超級電容器，并表現(xiàn)出優(yōu)秀的比電容和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單寧酸-聚吡咯-氧化石墨烯復(fù)合凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

導(dǎo)電高分子水凝膠已成為各種先進應(yīng)用中非常重要的一類智能軟物質(zhì)，水凝膠的三維結(jié)構(gòu)增加了材料的比表面積，有利于與電解液的充分結(jié)合，從而提高了材料的比電容。具有良好電化學(xué)性能的導(dǎo)電水凝膠已成為可穿戴設(shè)備或可植入傳感器中有前景的材料。然而，現(xiàn)有許多水凝膠材料在實際使用中受到一定限制。

在各種導(dǎo)電聚合物材料中，聚吡咯具有制備簡單成本低廉、性能穩(wěn)定等優(yōu)點,將聚吡咯與氧化石墨烯結(jié)合，利用大比表面積的氧化石墨烯作為骨架，有利于電解液的充分浸潤提高反應(yīng)活性位點，同時可以減少聚吡咯在循環(huán)充放電過程中的體積變化提高電極材料體系的循環(huán)穩(wěn)定性。將聚吡咯更均勻生長在氧化石墨烯表面，充分利用兩者的優(yōu)勢性能是研究者們一直探索的方向。

然而，聚吡咯和氧化石墨烯的結(jié)合依然面臨一些關(guān)鍵性的難題。例如，由于氧化石墨烯本身極易發(fā)生團聚，聚吡咯通常難以均勻負(fù)載在氧化石墨烯表面，而只有均勻復(fù)合才能使得電極材料充分發(fā)揮氧化石墨烯的大比表面積、高導(dǎo)電性和聚吡咯的高贗電容的雙重優(yōu)勢，為復(fù)合電極的電化學(xué)性能提供保證。因此進一步探索聚吡咯-氧化石墨烯復(fù)合工藝并優(yōu)化其電化學(xué)性能具有重要研究和應(yīng)用意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種單寧酸-聚吡咯-氧化石墨烯復(fù)合凝膠的制備方法，涉及的制備方法簡單，無需復(fù)雜設(shè)備，無需引入有機溶劑，環(huán)境友好，并可進一步提升所得聚吡咯-氧化石墨烯復(fù)合材料的電學(xué)性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種單寧酸-聚吡咯-氧化石墨烯復(fù)合凝膠的制備方法，包括如下步驟：

1)向單寧酸水溶液中加入吡咯，在0-4℃下進行攪拌處理，然后加入氧化石墨烯，進行二次攪拌，得到單寧酸-吡咯-氧化石墨烯共混液；

2)將鐵鹽水溶液加入步驟1)所得共混液中，進行靜置處理，得所述單寧酸-聚吡咯-氧化石墨烯復(fù)合凝膠。

上述方案中，所述單寧酸水溶液的濃度為0.2-0.5wt％。

上述方案中，步驟1)中所述攪拌處理時間為10-30min，二次攪拌時間為10-30min。

上述方案中，所述鐵鹽為三氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵。

上述方案中，所述單寧酸、吡咯、氧化石墨烯的質(zhì)量比為(1-3):(7-23):(1-5)。

上述方案中，所述鐵鹽與吡咯的摩爾比為(1-1.3):1。

上述方案中，所述鐵鹽溶液的濃度為0.1～0.5M。

上述方案中，步驟2)中所述靜置溫度為0-25℃，時間為24-28h。

根據(jù)上述方案制備的單寧酸-聚吡咯-氧化石墨烯復(fù)合凝膠，它具有三維網(wǎng)狀的凝膠體系結(jié)構(gòu)，將其應(yīng)用于制備超級電容器，可表現(xiàn)出優(yōu)秀的比電容和循環(huán)穩(wěn)定性。

本發(fā)明的原理為：