[發明專利]一種多壁碳納米管接枝聚苯胺超級電容器電極材料的制法

在審

• 申請號: 202110101792.1
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112920417A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 李中輝
• 申請（專利權）人: 杭州天籟新型材料有限公司
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;H01G11/24;H01G11/26;H01G11/36;H01G11/48;H01G11/86
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本發明涉及超級電容器技術領域，且公開了一種多壁碳納米管接枝聚苯胺超級電容器電極材料，通過巰基?烯點擊化反應，將碳納米管接枝于聚苯胺基體中，得到多壁碳納米管接枝聚苯胺超級電容器電極材料，使碳納米管在聚苯胺集體中具有非常好的分散性，避免了其發生團聚，從而影響摻雜碳納米管對材料導電性的提升，在聚苯胺基體中形成良好的導電網絡，使電極材料具有快速充放電的能力，提高了材料的最大電荷轉移速度，因此可以使聚苯胺得到充分的氧化還原，提高了材料的贗電容性，同時碳納米管在聚苯胺基體中起到三維支撐作用，阻止了聚苯胺在充放電氧化還原過程中引起的體積收縮，使聚苯胺具有更好循環穩定性。

技術領域

本發明涉及超級電容器技術領域，具體為一種多壁碳納米管接枝聚苯胺超級電容器電極材料的制法。

背景技術

隨著移動設備在人們日常生活中變得越來越重要，而出于對便攜的考慮，移動設備對電源也有著更高的要求，快速充放電、高容量、以及高穩定性等性能是移動設備電源不可或缺的，超級電容器，作為一種新型的電化學儲能設備，不僅具有高比容量、高功率密度等優良性能可以滿足移動設備使用的需求，還具有非常好的循環穩定性，具有超長的循環壽命，因此超級電容器在作為移動電源具有非常好的應用前景。

目前主要的超級電容器材料有雙電層電容性的碳材料以及具有贗電容性的金屬氧化物與導電聚合物，常見的導電聚合物有聚吡洛、聚噻吩、聚對苯、聚苯胺等，其中聚苯胺因其具有獨特的電化學活性、較強的化學穩定性、結構多樣化、制備簡單等優點具有非常好的研究潛力，但是聚苯胺導電性能不足，并且會引起體積收縮導致性能下降，而碳納米管，作為一種非常好的超級電容器電極材料，具有非常好的導電性能，因此可以將材料復合，在超級電容器中具有廣闊的應用前景，但是簡單的物理共混容易發生碳納米管的團聚與聚苯胺堆積，影響實際比容量與導電性。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種多壁碳納米管接枝聚苯胺超級電容器電極材料的制法，解決了聚苯胺導電性能較差與碳納米管在聚苯胺集體中易發生團聚的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種多壁碳納米管接枝聚苯胺超級電容器電極材料制備方法包括以下步驟：

(1)將羥基化多壁碳納米管加入至N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，超聲分散，加入甲基丙烯酸縮水甘油酯，進行加熱攪拌反應，得到烯基化多壁碳納米管；

(2)將3-氨基苯硫酚和苯胺溶解于三氯甲烷中，過硫酸鉀溶解于鹽酸中，在冰水浴中將兩種溶液混合，靜置反應，過濾洗滌、真空干燥，得到巰基化聚苯胺；

(3)將烯基化多壁碳納米管與巰基化聚苯胺加入至無水乙醇溶液中，于超聲分散器中，超聲分散，于50-60℃下，進行紫外光照射反應30-45min，過濾洗滌、真空干燥，得到多壁碳納米管接枝聚苯胺超級電容器電極材料。

優選的，所述步驟(2)中加熱攪拌反應的氛圍為氮氣氛圍，反應溫度為50-80℃，反應時間為40-60h。

優選的，所述步驟(3)中3-氨基苯硫酚、苯胺與過硫酸鉀的質量比為20-50:100:480-580。

優選的，所述步驟(3)中烯基化多壁碳納米管與巰基化聚苯胺的質量比為100:200-400。

優選的，所述步驟(3)中超聲分散器包括超聲主機機箱，超聲主機機箱設置有通風窗口，超聲主機機箱上方活動連接有控制臺，控制臺設置有顯示器與控制按鈕，超聲主機機箱通過電線活動連接有超聲發生器，超聲發生器活動連接有三頸反應器，三頸反應器活動連接有冷凝回流管，三頸反應器活動連接有加熱控制臺，加熱控制臺設置有加熱元件與控制按鈕。

(三)有益的技術效果

與現有技術相比，本發明具備以下實驗原理和有益技術效果：