[發明專利]一種利用聚丙烯酰胺凝膠制備凝膠態電極的制備方法

在審

• 申請號: 202210402326.1
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114843116A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 葉美丹;陳星;王偉國;薛高飛;白天
• 申請（專利權）人: 廈門大學深圳研究院
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;H01G11/48
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 張素斌

一種利用聚丙烯酰胺凝膠制備凝膠態電極的制備方法，1)MXene納米片的制備；2)ZIF?8的制備；3)NiCo₂S₄@ZIF?8的制備；4)MXene/聚吡咯/NiCo₂S₄@ZIF?8/聚丙烯酰胺復合凝膠電極的制備：將丙烯酰胺單體、亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、MXene、NiCo₂S₄@ZIF?8、聚吡咯溶解在去離子水中，攪拌，離心，滴加四甲基乙二胺，在紫外燈光下照射。本發明集成MXene、聚吡咯以及NiCo₂S₄@ZIF?8活性物質來制備聚丙烯酰胺凝膠電極，其電導率可達166.67mS m^?1。本發明方法簡單實用且能夠重復大量操作，為柔性凝膠態電極的制備提供了一種新的思路與方法。

技術領域

本發明涉及電極領域，尤其涉及一種利用聚丙烯酰胺凝膠制備凝膠態電極的制備方法。

背景技術

超級電容器作為一種可再生且綠色環保的儲能設備，因具有瞬時功率大、循環性能好以及安全可靠等特點在特定領域被廣泛探索和應用點，其中柔性超級電容器在可穿戴電子器件中具有廣泛的應用前景，但高效柔性電極的制備仍存在較大的挑戰。

凝膠是由高分子或者膠體粒子在一定條件下形成的特殊分散體系，它通常具有一個充滿分散介質(液體或氣體)的三維纖維狀滲透網狀結構。凝膠既表現為固體，同時也擁有一定的粘彈性，是一種優秀的柔性材料。但是凝膠一般不導電，作為電極材料的話，需要進行一定的改性，如混合導電活性材料(如導電聚合物、金屬氧化物/硫化物等)。此外，目前的電子器件器件受限于材料結構和性能的選擇，存在著各種局限與缺陷。因此，探尋一種簡單普適和綠色環保的方法制備出更加均勻、穩定的柔性電化學電極對柔性超級電容器的發展至關重要。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的上述問題，提供一種基于MXene/聚吡咯/NiCo₂S₄@ZIF-8/聚丙烯酰胺的復合凝膠電極，結合導電聚合物(聚吡咯)、過渡金屬碳氮化合物(MXene)、金屬硫化物和金屬有機框架材料(ZIF-8)，使凝膠電極具有一定的機械形變能力和均勻穩定的電化學性能，為凝膠態柔性超級電容器電極的制備提供一種普適方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種利用聚丙烯酰胺凝膠制備凝膠態電極的制備方法，包括以下步驟：

1)MXene納米片的制備：將氟化鋰和鹽酸混合攪拌，然后將MAX相Ti₃AlC₂加入反應，通過多次離心和洗滌，獲得分散液，最后抽濾，干燥，得到MXene納米片；

2)ZIF-8的制備：將六水合硝酸鋅和2-甲基咪唑溶于N-N二甲基甲酰胺中，攪拌，加入甲醇靜置，離心，洗滌，干燥，得到ZIF-8；

3)NiCo₂S₄@ZIF-8的制備：將六水合氯化鎳、六水合氯化鈷和尿素溶解于去離子水中得到混合液，將步驟2)制得的ZIF-8樣品加入上述混合液中，在反應釜中進行第一次水熱反應，離心，洗滌，烘干，得到中間產物；將九水合硫化鈉溶液和所述中間產物在反應釜中進行第二水熱反應，離心，洗滌，烘干，得到NiCo₂S₄@ZIF-8；

4)MXene/聚吡咯/NiCo₂S₄@ZIF-8/聚丙烯酰胺復合凝膠電極的制備：將丙烯酰胺單體、亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、MXene、NiCo₂S₄@ZIF-8、聚吡咯溶解在去離子水中，攪拌，然后使用注射器和過濾頭過濾到離心管中，離心使得溶液里無明顯氣泡存在，最后將溶液注入模具，滴加四甲基乙二胺，混合均勻后在紫外燈光下照射。