[发明专利]一种掺杂二氧化锰的非金属电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非金属电极的制备工艺方法，具体涉及一种掺杂二氧化锰的非金属电极的制备工艺方法。

背景技术

碳纳米管具有优异的电学、力学、热学和化学特性，在很多方面有着潜在的应用前景。随着碳纳米管管壁中石墨环排列的螺旋性和管径变化，碳纳米管会呈现金属性或半导体性。金属性碳纳米管，尤其是多壁碳纳米管，具有很高的电流承载能力、良好的导电、传热等性能，就目前而言，多壁碳纳米管的应用主要是与一些复合材料的合成以及制备，绝大多数属于医学、材料化学领域，还有一些用做吸附剂、传感器等，其中不乏有放射性和毒素等，一直都是学术界和工业界的热点。然而，在机械行业，一些柔性系统无法应用上述方法制备的电极，上述方法制备的电极绝大多数都是刚性的电极，无法参与到一些特定的柔性系统中。

本发明通过超声震荡工艺使二氧化锰颗粒吸附在多壁碳纳米管上，由于二氧化锰本身是优良的储能材料，有利于电子在电极膜中的储存，能提高电极膜的比电容，提高电极膜容纳电子的能力，为电驱动器提供较高的电场，提高电致动膜中离子的迁移速率以及迁移量，这也有利于电子和电致动膜中的离子交换，提高电驱动器的应变和相应速率，随着电致动膜中离子迁移量的再粘结面对的积累量的增加，电驱动器的输出力也随之增加，进而提高电驱动器的输出力密度。

本发明的制备方法得到的电极膜具有很高的韧性及强度，制作方法及操作过程简单，实验成本低廉，制备全过程绿色环保、无毒、无污染，对实验人员没有伤害。在仿生学、柔性机械等领域可以代替传统的复杂的机械结构，轻巧、灵便的特点使其可以简化机械系统，避免复杂的安装过程，具有十分重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂二氧化锰的非金属电极膜的制备方法。

上述的目的可以通过以下技术方案实现：

包括如下步骤；

将一定量的浓度为2％的醋酸、浓度为3％的乳酸以及壳聚糖放入烧杯中，置于磁力搅拌器的水浴烧杯中加热搅拌，充分溶解后量取一定量分散好的MWNCT水分散液倒入烧杯中，继续加热搅拌至充分混合，将此混合溶液置于超声波细胞分散仪中进行分散，使得二氧化锰与多壁碳纳米管进行充分的混合震荡吸附，然后均匀流延到玻璃模具中，放在超声波清洗机中震荡脱泡，再通过干燥箱干燥处理得到非金属电极：

(1)多壁碳纳米管的二次分散：将多壁碳纳米管水分散液置于隔音箱升降台中间，选择Φ12型号的变幅杆，调节控制升降台升降的按钮，使变幅杆末端深入液面12mm-20mm,开启电源，设置工作时间为5min，超声时间为2s，间隔时间为1s，保护温度为60℃，关闭隔音箱，开启On按钮开始分散；共重复3-5次，每次分散中间将MNCT散热10min,得到均匀的多壁碳纳米管二次分散液；

(2)壳聚糖溶液的制备：取5ml浓度为2％的醋酸、5ml浓度为3％的乳酸以及0.1g壳聚糖放在烧杯中，水浴加热搅拌，加热温度为50-70℃，直至充分溶解；

(3)量取20ml质量分数为10％的多壁碳纳米管水分散液置于200ml的烧杯中，加入80ml蒸馏水将其质量分数稀释成2％。称取0.2g二氧化锰倒入上述烧杯中并将其置于超声波细胞分散仪中，与步骤(1)相同进行分散，制备出二氧化锰/多壁碳纳米管比例为0.1的混合溶液；

(4)取10ml步骤(3)获得的溶液加入步骤(2)获得的壳聚糖溶液中，水浴加热搅拌，温度为50-70℃，充分混合后均匀流延到玻璃模具中，放入超声波清洗机中震荡脱泡，然后放入干燥箱中干燥4-6h，其中干燥温度为80℃，真空度为零。

通过以上实验方案可以看出，本发明主要拥有以下优点：

1.本发明中的壳聚糖(chitosan)在自然界广泛存在，在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物。壳聚糖分子中带有游离的氨基，在酸性溶液中易成盐，呈阳离子性质。壳聚糖随其分子中含氨基数量的增多，其氨基特性越显著，具有许多生物学特性及加工特性。这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，成为了医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的宠儿，是目前各大领域的研究热点之一。