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专利号: 2019110011575
申请人: 中南林业科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-07-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于核壳结构的聚苯铵-碳纳米管电极材料,其特征在于:包括由碳化后的片状杉木片经过活化处理、化学气相沉积和电化学沉积得到;经过所述活化处理在碳化后的片状杉木片内形成有从上到下整齐顺直的管胞结构;所述化学气相沉积包括在CO2活化后的片状杉木片上化学气相沉积碳纳米管,使得在管胞结构的内壁生长有碳纳米管;所述电化学沉积包括在化学气相沉积后的片状杉木片上碳纳米管的表面沉积有一层聚苯铵,所述聚苯铵包裹在露在管胞结构内壁的碳纳米管上形成核壳结构。

2.根据权利要求1所述的基于核壳结构的聚苯铵-碳纳米管电极材料,其特征在于:所述活化处理为CO2活化,所述CO2活化为碳化后的片状杉木片在CO2的流动气氛中,在650-850℃的温度下活化8-12h。

3.根据权利要求1所述的基于核壳结构的聚苯铵-碳纳米管电极材料,其特征在于:所述气化学沉积为:将活化处理后的片状杉木片在80-100℃的Ni(NO3)2水溶液中浸泡15min,去除水分后;以H2为还原气,乙烯为碳源,Ar为保护气,在管式炉中进行化学气相沉积,得到化学气相沉积后的片状杉木片,即CNT/AWC导电平台;进行后化学气相沉积后,碳化后的片状杉木片的管胞结构的内壁上生长有碳纳米管。

4.根据权利要求3所述的基于核壳结构的聚苯铵-碳纳米管电极材料,其特征在于:所述H2气流、乙烯气流和Ar气流的流量比为1:3:10,所述H2气流的流量为20-40sccm;化学气相沉积的时间为3-10min。

5.根据权利要求1所述的基于核壳结构的聚苯铵-碳纳米管电极材料,其特征在于:所述电化学沉积为:将CNT/AWC导电平台放入到硫酸和聚苯铵的混合溶液中,以铂电极为对电极、甘汞电极为参比电极,进行恒电位电沉积,电位为0.75V。

6.根据权利要求5所述的基于核壳结构的聚苯铵-碳纳米管电极材料,其特征在于:所述硫酸的浓度为1M,所述聚苯铵的浓度为0.05M。

7.一种基于核壳结构的聚苯铵-碳纳米管电极材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

1)1)将杉木木材自然风干后,切成预设的尺寸;

2)碳化,将步骤1)的杉木片放置在热风干燥箱内与碳化4-8h,在Ar气的保护下,在800-

1200℃下碳化8-12h,得到OWC薄片;

3)CO2活化:将OWC薄片在CO2和Ar混合气流中,活化8-12h,并且切削或者打磨至预设的尺寸,形成AWC电极;活化温度为650-850℃;Ar气流流量为CO2流量的3倍,所述CO2流量为80-

120sccm。

4)除杂;

5)CNT/AWC导电平台的制备,将步骤4)处理后的AWC电极在Ni(NO3)2水溶液中浸泡10-

20min,然后在干燥箱中去除水分,以H2为还原气,乙烯为碳源,Ar为保护气,在管式炉中进行化学气相沉积,得到CNT/AWC导电平台;所述H2气流、乙烯气流和Ar气流的流量比为1:3:

10,所述H2气流的流量为20-40sccm;化学气相沉积的时间为3-10min;

6)将步骤5)的CNT/AWC导电平台进行亲水性处理;

7)PANI/CNT/AWC电极的制备:将步骤6)的CNT/AWC导电平台浸入硫酸和聚苯胺溶液的混合溶液中,以铂电极为对电极、甘汞电极为参比电极,进行恒电位电沉积,电位为0.75V;

进行恒电位电沉积得到PANI/CNT/AWC电极,干燥后即得到核壳结构的聚苯铵-碳纳米管电极材料;所述混合溶液中硫酸的浓度为1M,聚苯铵的浓度为0.05M。

8.根据权利要求7所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料的制备方法,其特征在于:所述步骤4)为,将步骤3)得到的AWC电极用超声波清洁器依次在去离子水、2%的盐酸以及无水乙醇中超声清洗20min,然后用去离子水超声清洗,直到清洗的去离子水的pH值为7;最后在干燥箱中干燥1-3h。

9.根据权利要求7所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料的制备方法,其特征在于:所述步骤6为,将步骤5)得到的CNT/AWC导电平台放入20%wt HNO3和20%wt H2SO4的混合溶液中5min,使其具有亲水性;然后用去离子水清洗至中性,干燥。

10.一种超级电容器,其特征在于:包括步骤1-6任一项所述的基于碳纳米管和二氧化锰的杉木碳片电极材料。