[發明專利]一種軸向異質結構納米陣列、制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011242191.4
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112435860A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 陳南;孫小彤;劉倩雯
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01G11/36
• 分類號: H01G11/36;H01G11/46;H01G11/86;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 周蜜

1.一種軸向異質結構納米陣列，其特征在于：所述納米陣列是由PEDOT和MnO₂組成的納米線構成的納米陣列，MnO₂通過電化學沉積與PEDOT軸向結合在一起。

2.根據權利要求1所述的一種軸向異質結構納米陣列，其特征在于：所述納米陣列的平均長度為2μm～10μm；PEDOT納米線與MnO₂納米線的長度比為3:1～1:5。

3.一種如權利要求1或2所述的軸向異質結構納米陣列的制備方法，其特征在于：所述方法步驟如下：

電化學沉積所用電極體系如下：模板用作工作電極，鉑片用作對電極，Ag/AgCl電極用作對電極，室溫下，進行電化學沉積，電壓為0.9V～1.1V；

所述模板底部為平面基底，基底上表面設有垂直孔道用于生長所述納米陣列，平面基底上表面材料為金，垂直孔道材料為陽極氧化鋁；

將所述電極體系放入電化學沉積的容器中，向容器中加入EDOT水溶液和LiClO₄水溶液，電化學沉積生長PEDOT納米陣列，生長完成后停止電化學沉積，棄去溶液，并用水清洗電化學沉積容器；然后加入MnAc₂水溶液和Na₂SO₄水溶液，繼續電化學沉積，在PEDOT上生長MnO₂，生長完成后移除模板，清洗，得到一種軸向異質結構納米陣列。

4.根據權利要求3所述的一種軸向異質結構納米陣列的制備方法，其特征在于：EDOT與LiClO₄的物質的量之比為1:1；MnAc₂和Na₂SO₄的物質的量之比為1:1；

EDOT水溶液中EDOT的濃度為0.1M，LiClO₄水溶液中LiClO₄的濃度為0.1M，MnAc₂水溶液中MnAc₂的濃度為0.1M，Na₂SO₄水溶液中Na₂SO₄的濃度為0.1M；

MnO₂電化學沉積時間為100s～2000s。

5.一種如權利要求1或2中所述的軸向異質結構納米陣列的應用，其特征在于：所述應用是作為微型超級電容器的電極。

6.根據權利要求5所述的一種軸向異質結構納米陣列的應用，其特征在于：將軸向異質結構納米陣列粘貼到膠帶上，采用激光刻蝕制成電極；所述膠帶為聚酰亞胺膠帶、亞克力膠帶或聚對苯二甲酸乙二醇酯膠帶。

7.根據權利要求5所述的一種軸向異質結構納米陣列的應用，其特征在于：電極為叉指電極；每個叉指電極的叉指個數為3個～6個，每個叉指長3mm～4mm，寬0.5mm～0.6mm，兩個相鄰叉指間隔0.3mm～0.6mm。

8.一種微型超級電容器，其特征在于：所述微型超級電容器的電極為如權利要求1或2所述的軸向異質結構納米陣列制成的電極。

9.一種如權利要求8所述的微型超級電容器的制備方法，其特征在于：所述方法步驟如下：

(1)將PVA加入水中，再加入LiCl，攪拌下升溫至90℃～95℃，持續攪拌直至獲得澄清透明的LiCl和PVA混合液，冷卻得到凝膠電解質；

(2)將液體凝膠電解質滴在電極表面，常溫靜置凝固，得到一種微型超級電容器。

10.根據權利要求9所述的一種微型超級電容器的制備方法，其特征在于：PVA、水和LiCl的用量比例為2g:20mL:4.2g；采用油浴磁力攪拌；在90℃～95℃持續攪拌4h～5h。