[发明专利]一种碳纳米管/织物柔性复合电极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种碳纳米管/织物柔性复合电极材料的制备方法，包括：将织物进行亲水处理，得到亲水织物；将羧基化碳纳米管与表面活性剂混合于去离子水中，超声分散，得到碳纳米管分散液；将亲水织物和碳纳米管分散液置于红外线染色机中处理，处理结束后冷却，清洗，晾干，得到碳纳米管/织物柔性复合电极材料。本发明的方法操作简单，得到的复合电极材料具备质量轻、柔软性佳，可水洗和价格低廉的优势，可作为其他电极材料的基材，应用于柔性电极材料领域提高电极的电化学性能。

技术领域

本发明属于电化学储能材料的制备领域，特别涉及一种碳纳米管/织物柔性复合电极材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管是最早被应用于能量存储领域的碳材料，它具有巨大的长径比和中空结构，使其具有大的比表面积以便储存大量的电荷。除此之外，碳纳米管具有良好的导电性和化学稳定性，使其在制备储能材料时可以提供较大的循环稳定性和使用寿命。

当前对于碳纳米管电极材料的研究主要集中于粉体和薄膜等方面，在柔性电极材料领域，研究人员更倾向将其与纺织品等柔性基材进行结合。专利CN 102704351 A将碳纳米管与树脂基体进行混合，发明了一种碳纳米管/无纺布复合物。也有相关文献报道，研究者使用低温等离子体处理棉织物以增加棉织物上的反应基团，然后通过超声处理制备碳纳米管/棉织物复合物，但碳纳米管的吸附量不高。

涤纶同棉织物一样，是服装领域常见服装面料，与其不同的是，涤纶是化学合成纤维，具有更轻的质量和更低的价格。有关涤纶碳纳米管复合物的制备方法多是采用碳纳米管与聚酯填料进行混合后纺丝，该材料具备更好的力学性能，也可提高纤维的抗静电性能；但是由于碳纳米管已经被聚酯颗粒包覆，碳纳米管的能量储存功能难以被发掘。

因而有必要开发一种新的方法制备碳纳米管涤纶复合电极材料，为柔性超级电容器领域开发更轻更便宜的储能材料。已有研究人员进行此方面的研究，Chaoxing Wu等在涤纶的基础上制备可穿戴静电发生器，Mei-Xia Guo等制备了二氧化锰/石墨烯/涤纶复合物应用于柔性超级电容器。以上的研究中都采用浸渍法进行碳材料涤纶复合物，周洲等也采用浸渍法制备碳纳米管涤纶复合物，将其应用于抗静电研究，但是该方法制备的复合材料水洗性能差，碳纳米管易脱落。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纳米管/织物柔性复合电极材料的制备方法，该方法可简化原有的工艺，提高制备效率，利于批量生产。

本发明的一种碳纳米管/织物柔性复合电极材料的制备方法，包括：

(1)将织物进行亲水处理，得到亲水织物；

(2)将羧基化碳纳米管与表面活性剂混合于去离子水中，超声分散，得到碳纳米管分散液；

(3)将步骤(1)中的亲水织物和步骤(2)中的碳纳米管分散液置于红外线染色机中处理，处理结束后冷却，清洗，晾干，得到碳纳米管/织物柔性复合电极材料；其中，处理的工艺条件为：室温升温至120～130℃保温30～45min，然后降温至40～60℃。然后在去离子水中超声处理5min，取出晾干，待测试使用。

所述步骤(1)中亲水处理的方法为：将涤纶置于200g/L的氢氧化钠溶液中采用磁力搅拌处理20～40min，然后用去离子水处理干净。

所述步骤(1)中织物为涤纶或涤棉。

所述步骤(2)中羧基化碳纳米管与表面活性剂的质量比为1:1～2:1。

所述步骤(2)中表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠SDBS。

所述步骤(2)中超声分散的时间为1～2h。

所述步骤(2)中碳纳米管分散液中碳纳米管的质量分数为0.1～0.2％。

所述步骤(3)中亲水织物与碳纳米管分散液的质量比为1:50。