[发明专利]一种芯鞘型石墨烯纤维复合光电极及其制备方法

权利要求书

1.一种芯鞘型石墨烯纤维复合光电极的制备方法，其特征在于：所述的电极其内电极为表面浸涂聚合物凝胶电解质的石墨烯纤维，外电极为石墨烯/氢化TiO₂纳米棒纤维，所述外电极顺序紧密缠绕在内电极上构建；

所述芯鞘型石墨烯纤维复合光电极的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将氧化石墨烯配制成10～20mg/ml的去离子水分散液，采用注射泵及Ø0.5～0.9mm的注射针头将分散液注入到凝固浴中，浸泡10～30min后，取出并自然干燥得到氧化石墨烯纤维，备用；

步骤2、将步骤1制得的氧化石墨烯纤维置于还原氛围中，60～90℃下还原6~12h，得到石墨烯纤维；

步骤3、将步骤2制得的石墨烯纤维浸涂聚合物凝胶电解质，得到凝胶电解质包裹的石墨烯纤维状电极，备用；

步骤4、将步骤1制得的氧化石墨烯纤维置于钛酸丁酯-去离子水-盐酸混合溶液中，密闭于反应釜中，经过水热反应在石墨烯纤维表面修饰TiO₂纳米棒，清洗干燥后在H₂/Ar气氛中热处理即得石墨烯/氢化TiO₂纳米棒纤维；

步骤5、将步骤4制得的石墨烯/氢化TiO₂纳米棒纤维顺序紧密缠绕在步骤3制得的纤维电极上，即构建成所述的芯鞘型石墨烯纤维复合光电极。

2.根据权利要求1所述的一种芯鞘型石墨烯纤维复合光电极的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的凝固浴为：含有1～5wt% CaCl₂的乙醇/水溶液，其中乙醇/水溶液为按1:1的体积比将乙醇和水均匀混合制得。

3.根据权利要求1所述的一种芯鞘型石墨烯纤维复合光电极的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中的还原氛围为35~45% HI溶液。

4.根据权利要求1所述的一种芯鞘型石墨烯纤维复合光电极的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中的聚合物凝胶电解质为聚乙烯醇/磷酸凝胶电解质，其包含1份的聚乙烯醇，9份水和1份磷酸。

5.根据权利要求1所述的一种芯鞘型石墨烯纤维复合光电极的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中的钛酸丁酯-去离子水-盐酸混合溶液各组分的体积比为1:8～12:8～12。

6.根据权利要求1所述的一种芯鞘型石墨烯纤维复合光电极的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中的水热反应温度为120～180℃，水热反应时间为8～12h。

7.根据权利要求1所述的一种芯鞘型石墨烯纤维复合光电极的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中的H₂/Ar气氛中热处理方法为：H₂(5～20%)/Ar气氛中250～450℃下加热3～6h。