[發明專利]植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110976017.0
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113690057B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 陳亞詩;黃丹蓮;雷蕾;陳莎;賴萃;杜立;肖睿豪
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/44;H01G11/40;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

1.一種植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料，其特征在于，所述植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料包括改性碳纖維復合材料，所述改性碳纖維復合材料中的碳纖維表面包覆有聚吡咯膜；所述改性碳纖維復合材料由碳纖維復合材料經植酸電化學氧化后制得；所述聚吡咯膜和改性碳纖維復合材料的質量比為2.8～3.5∶10；

所述植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（a）以碳纖維復合材料作為工作電極，浸入到植酸溶液中，構建三電極系統，進行電化學氧化反應，得到改性碳纖維復合材料；所述電化學氧化反應過程中控制電位為2V～4V；所述電化學氧化反應的時間為2.0 h～6.0 h；

（b）以步驟（a）中得到的改性碳纖維復合材料作為工作電極，浸入到含有吡咯單體、高氯酸鹽、陰離子型表面活性劑的混合溶液中，構建三電極系統，進行電化學聚合反應，得到植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料；所述電化學聚合反應過程中控制電位為0.8 V～1.0 V；所述電化學聚合反應的時間為30.0 min～60.0 min。

2.根據權利要求1所述的植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料，其特征在于，所述碳纖維復合材料包括碳纖維氈、碳纖維紙、碳纖維布中的至少一種。

3.一種如權利要求1或2所述的植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）以碳纖維復合材料作為工作電極，浸入到植酸溶液中，構建三電極系統，進行電化學氧化反應，得到改性碳纖維復合材料；所述碳纖維復合材料和植酸溶液的體積比為1～2∶100；所述植酸溶液由植酸超聲分散到水中制備得到，所述植酸與水的體積比為1∶1～10；所述電化學氧化反應過程中控制電位為2V～4V；所述電化學氧化反應的時間為2.0 h～6.0h；

（2）以步驟（1）中得到的改性碳纖維復合材料作為工作電極，浸入到含有吡咯單體、高氯酸鹽、陰離子型表面活性劑的混合溶液中，構建三電極系統，進行電化學聚合反應，得到植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料；所述改性碳纖維復合材料與含有吡咯單體、高氯酸鹽和陰離子型表面活性劑的混合溶液的體積比為1～2∶200；所述含有吡咯單體、高氯酸鹽和陰離子型表面活性劑的混合溶液中吡咯單體、高氯酸鹽和陰離子型表面活性劑的摩爾比為200～300∶60～100∶2～3；所述含有吡咯單體、高氯酸鹽和陰離子型表面活性劑的混合溶液中吡咯單體、水的體積比為1∶20～30；所述電化學聚合反應過程中控制電位為0.8 V～1.0 V；所述電化學聚合反應的時間為30.0 min～60.0 min。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述含有吡咯單體、高氯酸鹽和陰離子型表面活性劑的混合溶液由吡咯單體、高氯酸鹽和陰離子型表面活性劑溶解到水中后制備得到；所述高氯酸鹽為高氯酸鈉、高氯酸鋰、高氯酸鈷中的至少一種；所述陰離子型表面活性劑為十二烷基磺酸鈉和/或十二烷基苯磺酸鈉。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述含有吡咯單體、高氯酸鹽和陰離子型表面活性劑的混合溶液在使用之前還包括：將含有吡咯單體、高氯酸鹽和陰離子型表面活性劑的混合溶液進行超聲分散，所述超聲分散的時間為0.5 h～2 h。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述碳纖維復合材料在使用之前還包括將碳纖維復合材料依次在丙酮和鹽酸溶液中進行超聲處理。

7.根據權利要求3～5中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述三電極系統中，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑片電極作為對電極；

步驟（2）中，所述三電極系統中，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑片電極作為對電極。

8.一種如權利要求1或2所述的植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料或權利要求3～7中任一項所述的制備方法制得的植酸電化學氧化-聚吡咯/碳纖維復合材料作為電極材料在超級電容器中的應用。