CN104036971B - 一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104036971B
CN104036971B CN201410233432.7A CN201410233432A CN104036971B CN 104036971 B CN104036971 B CN 104036971B CN 201410233432 A CN201410233432 A CN 201410233432A CN 104036971 B CN104036971 B CN 104036971B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nano
graphene
tube composite
composite fibre
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410233432.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104036971A (zh
Inventor
高超
郑冰娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changxin De Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201410233432.7A priority Critical patent/CN104036971B/zh
Publication of CN104036971A publication Critical patent/CN104036971A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104036971B publication Critical patent/CN104036971B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法通过混合溶解氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管,将得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液通过纺丝喷头挤出到凝固液中,洗涤并真空干燥,然后还原得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;最后将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在基底和导电集流体上,表面包覆凝胶电解质后得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。本发明操作简便、成本低,适于规模化生产,电容器比电容、能量密度高,具有良好的柔性,可用于柔性储能材料、器件等领域。

Description

一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法
技术领域
本发明涉及二维石墨烯与一维碳纳米管有效复合的纤维基超级电容器的制备方法,尤其涉及一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法。
背景技术
自石墨烯被发现以来(K. S. Novoselov, et al. Science, 2004, 306, 666),其优异的力、电、热学性质对新一代高性能多功能材料的制备和应用起着重要的推进作用。以氧化石墨烯为构筑单元可以制备高性能多功能宏观石墨烯材料,继二维石墨烯薄膜和三维石墨烯气凝胶之后,一维石墨烯纤维也通过氧化石墨烯液晶湿法纺丝连续制备出来。碳纳米管(CNTs)自1991年被发现以来(S Iijima, Nature, 1991, 354, 56.)以其优异的力学、电学和热学性能在功能材料领域得到了广泛的应用。不同维度的纳米材料组装而成的材料会显现出惊人的协同效应。
超级电容器,又称为电化学电容器,由于具有优异的功率密度和循环稳定性而受到广泛关注。以石墨烯和碳管等材料为基础的电容器一般为双电层电容器,具有理想的循环稳定性。分别以石墨烯、碳纳米管为基础,具有不同形貌与维度(一维、二维、三维)的超级电容材料研究已被多次报道。但是,仅以石墨烯和碳管二者为原料制备的一维纤维超级电容器却鲜有报道
目前市面上的超级电容器多为无柔性的固体材料为主,即使是在柔性电容器领域,研究的重点也主要集中在二维和三维形态的器件上。一维形态的超级电容器更适用于柔性、微型的器件。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法,步骤如下:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于溶剂并搅拌1h以上,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为1-297:3,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为0.1-3:100;
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以10-2000μL/min的挤出速度通过直径为10-5000μm的纺丝喷头,在5-35℃的凝固液中停留1-3600s,洗涤,60-100oC真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于还原剂或高温热处理,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在基底上,再将纤维固定在导电集流体上,纤维表面用凝胶电解质直接包覆并干燥,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。
进一步地,所述步骤1的溶剂可以由去离子水、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、环丁砜中的任意一种或多种按任意配比混合组成。
进一步地,所述步骤2的凝固液为水系凝固剂或有机系凝固剂;所述水系凝固剂的溶剂由乙醇与水按体积比1-9:3组成,溶质为氯化钙或醋酸锰,溶质与溶剂的的质量比为1-10:100;所述有机系凝固剂由饱和NaOH的甲醇溶液、饱和NaOH的乙醇溶液、饱和KOH的甲醇溶液、饱和KOH的乙醇溶液、乙醚、乙酸乙酯、丙酮、石油醚的一种或多种按任意配比混合组成。
进一步地,所述步骤2中,用洗涤剂进行洗涤,所述洗涤剂由乙醇、甲醇、丙酮、水的一种或多种按任意配比混合组成。
进一步地,所述步骤3中的还原剂选自碘化氢水溶液、抗坏血酸钠水溶液、水合肼蒸汽;所述碘化氢水溶液和抗坏血酸钠水溶液的体积百分含量为5%-50%;还原反应温度为85-95℃;所述高温热处理为惰性氮气或氩气气氛下800-1000℃还原8-12小时。
进一步地,所述步骤4所述的石墨烯纤维直径在10-200微米。
进一步地,所述步骤4中,所述的基底为绝缘性质的玻璃、聚合物薄膜。
进一步地,所述步骤4所述的导电集流体选自金、银、铜、铂、镍的丝或片材、导电银胶以及导电双面胶等。
进一步地,所述步骤4中,所述的凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成。
本发明的有益效果是:本方法制备的石墨烯/碳纳米管复合纤维由于在纺丝挤出过程中沿着纺丝喷头方向受到取向,因而所得纤维在具有石墨烯层状有序结构的同时碳纳米管亦均匀地分布在石墨烯片层之间,且碳纳米管大致沿着纤维径向取向。且随碳纳米管含量升高,石墨烯层间距离增大,有利于离子通过。还原后纤维的导电率在300-1000 S/m。由于该纤维兼具良好的导电率和适于离子通过的微孔,因此在电化学性能方面表现为比电容的提升。
本方法制备的石墨烯/碳纳米管复合纤维继承了纯石墨烯纤维良好的力学性能和柔性。为进一步制备柔性纤维基电容器提供了可能。
附图说明
图1是本发明制备石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器所用的氧化石墨烯片的扫描电子显微镜照片;
图2是本发明制备石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器所用的羧化碳纳米管的扫描电子显微镜照片;
图3和4本发明制备石墨烯与碳纳米管质量比为9:1的石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器横截面不同放大倍数下的扫描电子显微镜照片;
图5和6本发明制备石墨烯与碳纳米管质量比为5:1的石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器横截面不同放大倍数下的扫描电子显微镜照片;
图7和8本发明制备石墨烯与碳纳米管质量比为2:1的石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器横截面不同放大倍数下的扫描电子显微镜照片;
图9和10本发明制备石墨烯与碳纳米管质量比为1:1的石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器横截面不同放大倍数下的扫描电子显微镜照片;
图11是本发明制备的石墨烯与碳纳米管质量比为1:1的石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器在不同扫描速率下的循环伏安曲线;
图12是本发明制备的石墨烯与碳纳米管质量比为1:1的石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器在0.1mA/cm2电流密度下的恒流充放电曲线。
具体实施方式
一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法,步骤如下:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于溶剂并搅拌1h以上,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为1-297:3,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为0.1-3:100;
所述溶剂可以由去离子水、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、环丁砜中的任意一种或多种按任意配比混合组成。
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以10-2000μL/min的挤出速度通过直径为10-5000μm的纺丝喷头,在5-35℃的凝固液中停留1-3600s,用洗涤剂进行洗涤,60-100oC真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
所述凝固液为水系凝固剂或有机系凝固剂;所述水系凝固剂的溶剂由乙醇与水按体积比1-9:3组成,溶质为氯化钙或醋酸锰,溶质与溶剂的的质量比为1-10:100;所述有机系凝固剂由饱和NaOH的甲醇溶液、饱和NaOH的乙醇溶液、饱和KOH的甲醇溶液、饱和KOH的乙醇溶液、乙醚、乙酸乙酯、丙酮、石油醚的一种或多种按任意配比混合组成。
所述洗涤剂由乙醇、甲醇、丙酮、水的一种或多种按任意配比混合组成。
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于还原剂或高温热处理,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
所述还原剂选自碘化氢水溶液、抗坏血酸钠水溶液、水合肼蒸汽;所述碘化氢水溶液和抗坏血酸钠水溶液的体积百分含量为5%-50%;还原反应温度为85-95℃;所述高温热处理为惰性氮气或氩气气氛下800-1000℃还原8-12小时。
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在基底上,再将纤维固定在导电集流体上,纤维表面用凝胶电解质直接包覆并干燥,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。
所述石墨烯纤维直径在10-200微米。所述的基底为绝缘性质的玻璃、聚合物薄膜。所述导电集流体选自金、银、铜、铂、镍的丝或片材、导电银胶以及导电双面胶等。所述的凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成。
下面通过实施例对本发明进行具体描述,本实施例只用于对本发明做进一步的说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的内容做出一些非本质的改变和调整,均属于本发明的保护范围。
实施例1:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于二甲亚砜并搅拌3h,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为99:1,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为3:100;
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以2000μL/min的挤出速度通过直径为5000μm的纺丝喷头,在35℃以有机凝固液中停留1s,组成有机凝固液的溶剂为丙酮,再60oC真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于氩气气氛下1000oC还原12h,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在玻璃载玻片上,再将纤维固定在铜片上,纤维表面用凝胶电解质直接包覆并干燥,凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。
该方法测得纤维的拉伸强度为110 Mpa,断裂伸长率为 4.6%,导电率为452 S/m。循环伏安法测定该电容器在10 mV/s扫描速率下的面积比电容为24.1 mF/cm2;恒流充放电法测得该电容器在0.1 mA/cm2电流密度下面积比电容为26.6 mF/cm2
实施例2:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于去离子水并搅拌1h,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为1:3,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为0.1:100;
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以10μL/min的挤出速度通过直径为10μm的纺丝喷头,在5℃以水系凝固液中停留3600s,组成水系凝固液的溶剂为体积比为1:3的乙醇与水的混合液,溶质氯化钙与溶剂的质量比为1:100,再用洗涤剂进行洗涤,洗涤剂由乙醇组成,再100oC真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于体积百分含量为5%的碘化氢水溶液,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在玻璃载玻片上,再将纤维固定在铜片上,纤维表面用凝胶电解质直接包覆并干燥,凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。
该方法测得纤维的拉伸强度为50 Mpa,断裂伸长率为 4.2%,导电率为100 S/m。循环伏安法测定该电容器在10 mV/s扫描速率下的面积比电容为10 mF/cm2;恒流充放电法测得该电容器在0.1 mA/cm2电流密度下面积比电容为12.4 mF/cm2
实施例3:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于去离子水并搅拌1.5h,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为1:1,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为1:100;
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以250μL/min的挤出速度通过直径为500μm的纺丝喷头,在25℃以水系凝固液中停留1800s,组成水系凝固液的溶剂为体积比为1:3的乙醇与水的混合液,溶质氯化钙与溶剂的质量比为1:100,再用洗涤剂进行洗涤,洗涤剂由乙醇组成,再85oC真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于体积百分含量为25%的碘化氢水溶液,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在玻璃载玻片上,再将纤维固定在铜片上,纤维表面用凝胶电解质直接包覆并干燥,凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。
该方法测得纤维的拉伸强度为179 Mpa,断裂伸长率为 4.5%,导电率为584 S/m。循环伏安法测定该电容器在10 mV/s扫描速率下的面积比电容为29 mF/cm2;恒流充放电法测得该电容器在0.1 mA/cm2电流密度下面积比电容为32.6 mF/cm2
实施例4:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于去离子水并搅拌1.5h,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为9:1,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为1.5:100;
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以250μL/min的挤出速度通过直径为250μm的纺丝喷头,在20℃以有机凝固液中停留900s,组成有机凝固液的为体积比为1:1的乙酸乙酯与甲醇混合液,再80oC真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于5%的抗坏血酸钠水溶液中90℃下还原5小时,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定聚对苯二甲酸乙二酯透明弹性塑料薄膜上,再将纤维固定在银胶流体上,纤维表面用配好的凝胶电解质直接包覆并干燥,凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。
该方法测得纤维的拉伸强度为155 Mpa,断裂伸长率为 5.7%,导电率为484 S/m。循环伏安法测定该电容器在10 mV/s扫描速率下的面积比电容为11.1 mF/cm2;恒流充放电法测得该电容器在0.1 mA/cm2电流密度下面积比电容为37.9 mF/cm2
实施例5:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于N-甲基-2-吡咯烷酮并搅拌2h,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为2:1,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为0.8:100;
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以250μL/min的挤出速度通过直径为500μm的纺丝喷头,在20℃以有机凝固液中停留1200s,组成有机凝固液的为体积比为1:1的乙酸乙酯与甲醇混合液,再100oC真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于25%的碘化氢水溶液中90℃下还原1小时,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定聚对苯二甲酸乙二酯透明弹性塑料薄膜上,再将纤维固定在银胶流体上,纤维表面用配好的凝胶电解质直接包覆并干燥,凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。
该方法测得纤维的拉伸强度为111 Mpa,断裂伸长率为 7.9%,导电率为817 S/m。循环伏安法测定该电容器在10 mV/s扫描速率下的面积比电容为23.5 mF/cm2;恒流充放电法测得该电容器在0.1 mA/cm2电流密度下面积比电容为30.1 mF/cm2
实施例6:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于N,N-二甲基甲酰胺并搅拌1h,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为5:1,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为0.5:100;
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以150μL/min的挤出速度通过直径为250μm的纺丝喷头,在20℃以有机凝固液中停留1800s,组成水系凝固液的溶剂为体积比为1:3的乙醇与水的混合液,溶质氯化钙与溶剂的质量比为1:100,再用洗涤剂进行洗涤,洗涤剂由乙醇组成,再90oC真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于25%的碘化氢水溶液中90℃下还原1小时,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在玻璃载玻片上,再将纤维固定在铜片上,纤维表面用凝胶电解质直接包覆并干燥,凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。
该方法测得纤维的拉伸强度为377 Mpa,断裂伸长率为 9%,导电率为325 S/m。循环伏安法测定该电容器在10 mV/s扫描速率下的面积比电容为20.5 mF/cm2;恒流充放电法测得该电容器在0.1 mA/cm2电流密度下面积比电容为22.8 mF/cm2
实施例7:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于N,N-二甲基甲酰胺并搅拌1h,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为5:1,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为0.5:100;
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以150μL/min的挤出速度通过直径为250μm的纺丝喷头,在20℃以有机凝固液中停留1800s,组成水系凝固液的溶剂为体积比为1:3的乙醇与水的混合液,溶质氯化钙与溶剂的质量比为1:100,再用洗涤剂进行洗涤,洗涤剂由乙醇组成,再95oC真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于25%的碘化氢水溶液中90℃下还原1小时,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在玻璃载玻片上,再将纤维固定在铜片上,纤维表面用凝胶电解质直接包覆并干燥,凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器。
该方法测得纤维的拉伸强度为377 Mpa,断裂伸长率为 9%,导电率为325 S/m。循环伏安法测定该电容器在10 mV/s扫描速率下的面积比电容为20.5 mF/cm2;恒流充放电法测得该电容器在0.1 mA/cm2电流密度下面积比电容为22.8 mF/cm2

Claims (7)

1.一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法,其特征在于,步骤如下:
1)将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于溶剂并搅拌1h以上,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液;氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为1-297:3,氧化石墨烯与溶剂的质量配比为0.1-3:100;
2)将步骤1得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以10-2000μL/min的挤出速度通过直径为10-5000μm的纺丝喷头,在5-35℃的凝固液中停留1-3600s,洗涤,60-100℃真空干燥,得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维;
3)将步骤2得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于还原剂或高温热处理,得到石墨烯/碳纳米管复合纤维;
4)将两根长度与直径相等的石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在基底上,再将纤维固定在导电集流体上,纤维表面用凝胶电解质直接包覆并干燥,从而得到石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器;
所述步骤2的凝固液为有机系凝固剂;所述有机系凝固剂由饱和NaOH的甲醇溶液、饱和NaOH的乙醇溶液、饱和KOH的甲醇溶液、饱和KOH的乙醇溶液、乙醚、乙酸乙酯、丙酮、石油醚的一种或多种按任意配比混合组成;述步骤3中的还原剂选自抗坏血酸钠水溶液、水合肼蒸汽;所述抗坏血酸钠水溶液的体积百分含量为5%-50%;还原反应温度为85-95℃。所述高温热处理为惰性氮气或氩气气氛下800-1000℃还原8-12小时 。
2.如权利要求1所述的一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法,其特征在于:所述步骤1的溶剂可以由去离子水、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、环丁砜中的任意一种或多种按任意配比混合组成。
3.如权利要求1所述的一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法,其特征在于:所述步骤2中,用洗涤剂进行洗涤,所述洗涤剂由乙醇、甲醇、丙酮、水的一种或多种按任意配比混合组成。
4.如权利要求1所述的一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法,其特征在于:所述步骤4所述的石墨烯纤维直径在10-200微米。
5.如权利要求1所述的一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法,其特征在于:所述步骤4中,所述的基底为绝缘性质的玻璃、聚合物薄膜。
6.如权利要求1所述的一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法,其特征在于:所述步骤4中,所述的导电集流体选自金、银、铜、铂、镍的丝或片材、导电银胶以及导电双面胶等。
7.如权利要求1所述的一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法,其特征在于:所述步骤4中,所述的凝胶电解质由聚乙烯醇、水和磷酸按质量配比1:10:1混合组成。
CN201410233432.7A 2014-05-29 2014-05-29 一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法 Active CN104036971B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410233432.7A CN104036971B (zh) 2014-05-29 2014-05-29 一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410233432.7A CN104036971B (zh) 2014-05-29 2014-05-29 一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104036971A CN104036971A (zh) 2014-09-10
CN104036971B true CN104036971B (zh) 2017-01-18

Family

ID=51467708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410233432.7A Active CN104036971B (zh) 2014-05-29 2014-05-29 一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104036971B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105126764A (zh) * 2015-06-26 2015-12-09 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种污水处理用石墨烯宏观体材料

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105126750A (zh) * 2015-06-26 2015-12-09 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种污水处理用石墨烯宏观体材料的制备方法
CN107687086B (zh) * 2016-08-05 2020-04-24 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 多孔石墨烯-碳纳米管复合纤维及其快速制备方法
CN106783215B (zh) * 2016-12-23 2019-02-12 宁国市龙晟柔性储能材料科技有限公司 一种石墨烯/二硫化钼复合纤维电极的制备方法及应用
CN106945404B (zh) * 2017-03-30 2018-06-12 华中科技大学 基于石墨烯-碳纳米管复合结构的热喷印头及其制备方法
CN107082419A (zh) * 2017-04-14 2017-08-22 广西大学 一种柔性纤维电极的制备方法
CN107761249A (zh) * 2017-11-18 2018-03-06 杭州高烯科技有限公司 一种石墨烯‑玻璃纤维复合材料及其制备方法
CN107119346B (zh) * 2017-06-02 2019-06-04 东华大学 一种碳纳米管/石墨烯复合纤维的制备方法
CN108010737A (zh) * 2017-12-07 2018-05-08 东莞理工学院 一种连续电纺柔性超薄超级电容器的制备方法
CN108795547B (zh) * 2018-07-26 2021-03-23 颜凤生 含石墨烯-无机非金属纤维的植物复合机油
CN111334897A (zh) * 2020-03-30 2020-06-26 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种碳纳米基纤维、其制备方法及应用
CN111394833B (zh) * 2020-05-26 2022-09-06 北京石墨烯研究院 碳纳米管/石墨烯复合纤维及其制备方法
CN115787143A (zh) * 2022-12-14 2023-03-14 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种碳纳米管中空纤维的连续制备方法及其碳纳米管中空纤维、超级电容器

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102087921A (zh) * 2011-01-21 2011-06-08 清华大学 一种自支撑超级电容器电极材料及其制备方法
CN103094565A (zh) * 2013-01-23 2013-05-08 哈尔滨工业大学深圳研究生院 磷酸铁锂/磷化铁/碳复合纳米纤维及其制备方法和应用
CN103198932A (zh) * 2013-02-27 2013-07-10 国家纳米科学中心 一种碳基复合纤维电极材料、制备方法及其用途
CN103489662A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 海洋王照明科技股份有限公司 集流体及其制备方法
CN103545109A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 深圳清华大学研究院 石墨烯复合材料及其制备方法、锂离子电容器
CN103594252A (zh) * 2013-11-17 2014-02-19 浙江大学 负载聚苯胺纳米粒子的石墨烯纤维超级电容器的制备方法
CN103594251A (zh) * 2013-11-10 2014-02-19 浙江大学 一种石墨烯纤维超级电容器的制备方法
CN103714972A (zh) * 2013-11-25 2014-04-09 浙江大学 一种线形的安全的高能量密度的超级电容器及其制备方法
CN103771397A (zh) * 2012-10-23 2014-05-07 海洋王照明科技股份有限公司 石墨烯、超级电容器的制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102087921A (zh) * 2011-01-21 2011-06-08 清华大学 一种自支撑超级电容器电极材料及其制备方法
CN103489662A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 海洋王照明科技股份有限公司 集流体及其制备方法
CN103545109A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 深圳清华大学研究院 石墨烯复合材料及其制备方法、锂离子电容器
CN103771397A (zh) * 2012-10-23 2014-05-07 海洋王照明科技股份有限公司 石墨烯、超级电容器的制备方法
CN103094565A (zh) * 2013-01-23 2013-05-08 哈尔滨工业大学深圳研究生院 磷酸铁锂/磷化铁/碳复合纳米纤维及其制备方法和应用
CN103198932A (zh) * 2013-02-27 2013-07-10 国家纳米科学中心 一种碳基复合纤维电极材料、制备方法及其用途
CN103594251A (zh) * 2013-11-10 2014-02-19 浙江大学 一种石墨烯纤维超级电容器的制备方法
CN103594252A (zh) * 2013-11-17 2014-02-19 浙江大学 负载聚苯胺纳米粒子的石墨烯纤维超级电容器的制备方法
CN103714972A (zh) * 2013-11-25 2014-04-09 浙江大学 一种线形的安全的高能量密度的超级电容器及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
石墨烯-碳纳米管宏观组装复合纤维的制备及其电化学性能研究;郑冰娜等;《高分子通报》;20131031(第10期);正文 "1合成与制备"部分,第172页-173页,图1、2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105126764A (zh) * 2015-06-26 2015-12-09 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种污水处理用石墨烯宏观体材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN104036971A (zh) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104036971B (zh) 一种石墨烯/碳纳米管复合纤维基超级电容器的制备方法
Zhang et al. Review of macroporous materials as electrochemical supercapacitor electrodes
Zheng et al. High-yield synthesis of N-rich polymer-derived porous carbon with nanorod-like structure and ultrahigh N-doped content for high-performance supercapacitors
Lai et al. 3D porous carbonaceous electrodes for electrocatalytic applications
Xu et al. Graphene‐based fibers: recent advances in preparation and application
Xu et al. Reduced graphene oxide/carbon nanotube hybrid fibers with narrowly distributed mesopores for flexible supercapacitors with high volumetric capacitances and satisfactory durability
Sun et al. Progress in cellulose/carbon nanotube composite flexible electrodes for supercapacitors
Liu et al. Biomass-swelling assisted synthesis of hierarchical porous carbon fibers for supercapacitor electrodes
Wu et al. Advanced carbon materials with different spatial dimensions for supercapacitors
Cao et al. Three-dimensional graphene materials: preparation, structures and application in supercapacitors
CN106365142B (zh) 一种基于化学交联的高比表面积高电导率石墨烯复合碳气凝胶的制备方法
Wu et al. Carbonaceous hydrogels and aerogels for supercapacitors
Wu et al. Nanocomposites and macroscopic materials: assembly of chemically modified graphene sheets
Li et al. Dual-templated 3D nitrogen-enriched hierarchical porous carbon aerogels with interconnected carbon nanosheets from self-assembly natural biopolymer gel for supercapacitors
Li et al. Chemical vapor deposition-grown carbon nanotubes/graphene hybrids for electrochemical energy storage and conversion
Awang et al. A review on advancement and future perspective of 3D hierarchical porous aerogels based on electrospun polymer nanofibers for electrochemical energy storage application
CN104036970A (zh) 一种柔性石墨烯纤维基非对称超级电容器的制备方法
CN107254068B (zh) 一种具有水传感功能的碳纳米管柔性导电气凝胶及其制备方法
Chen et al. Engineering graphene aerogels with porous carbon of large surface area for flexible all-solid-state supercapacitors
CN104451925A (zh) 一种水溶性聚合物/石墨烯复合纤维及其制备方法和应用
CN102586916B (zh) 一种超支化聚合物接枝石墨烯的复合纤维制备方法
CN103603088A (zh) 一种剑鞘型结构的导电纤维及其制备方法
Lv et al. A new method to prepare no-binder, integral electrodes-separator, asymmetric all-solid-state flexible supercapacitor derived from bacterial cellulose
Kong et al. Synthesis of natural nitrogen-rich soybean pod carbon with ion channels for low cost and large areal capacitance supercapacitor
Faraji et al. Facile and scalable preparation of highly porous polyvinyl chloride-multi walled carbon nanotubes-polyaniline composite film for solid-state flexible supercapacitor

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190904

Address after: 313199 Room 830, 8th Floor, Changxing World Trade Building, 1278 Mingzhu Road, Changxing Economic Development Zone, Huzhou City, Zhejiang Province

Patentee after: Changxin de Technology Co., Ltd.

Address before: 310058 Xihu District, Zhejiang, Yuhang Tong Road, No. 866, No.

Patentee before: Zhejiang University