[发明专利]一种芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶，其特征在于，所述芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶由芳纶纳米纤维与MXene组成，芳纶纳米纤维与MXene的质量比为（40~80）:（60~20）；所述芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶的密度为20~40 mg/cm³；

所述芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶采用如下方法制得：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液：将芳纶短切纤维、氢氧化钾、二甲基亚砜和去离子水混合并密封，在1200r/min~1500r/min的转速下搅拌反应2h~4h，得到分散于二甲基亚砜中的芳纶纳米纤维分散液；

步骤二：制备MXene分散液：取MAX原材料和LiF添加于HCL溶液中，恒温搅拌处理得到MXene材料，用去离子水洗至中性，然后分散于去离子水中得到MXene分散液；

步骤三：制备芳纶纳米纤维/MXene复合分散液：将步骤二得到的MXene分散液在搅拌速度为1500r/min~2500r/min搅拌作用下，注射到步骤一得到的芳纶纳米纤维分散液中，得到芳纶纳米纤维/MXene复合分散液；

步骤四：制备凝胶状芳纶纳米纤维/MXene复合材料：将步骤三得到的芳纶纳米纤维/MXene复合分散液通过真空抽滤制备得到凝胶状芳纶纳米纤维/MXene复合材料；

步骤五：制备芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶：将步骤四得到的凝胶状芳纶纳米纤维/MXene复合材料置于铝盒中，将该铝盒置于盛有液氮的容器中冷冻10~30 min，液氮冷冻时将铝盒的底部接触液氮的上平面即可，再将冷冻后的材料置于冷冻干燥机中进行干燥，得到芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶。

2.一种芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：制备芳纶纳米纤维分散液：将芳纶短切纤维、氢氧化钾、二甲基亚砜和去离子水混合并密封，在1200r/min~1500r/min的转速下搅拌反应2h~4h，得到分散于二甲基亚砜中的芳纶纳米纤维分散液；

步骤二：制备MXene分散液：取MAX原材料和LiF添加于HCL溶液中，恒温搅拌处理得到MXene材料，用去离子水洗至中性，然后分散于去离子水中得到MXene分散液；

步骤三：制备芳纶纳米纤维/MXene复合分散液：将步骤二得到的MXene分散液在搅拌速度为1500r/min~2500r/min搅拌作用下，注射到步骤一得到的芳纶纳米纤维分散液中，得到芳纶纳米纤维/MXene复合分散液；

步骤四：制备凝胶状芳纶纳米纤维/MXene复合材料：将步骤三得到的芳纶纳米纤维/MXene复合分散液通过真空抽滤制备得到凝胶状芳纶纳米纤维/MXene复合材料；

步骤五：制备芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶：将步骤四得到的凝胶状芳纶纳米纤维/MXene复合材料置于铝盒中，将该铝盒置于盛有液氮的容器中冷冻10~30 min，液氮冷冻时将铝盒的底部接触液氮的上平面即可，再将冷冻后的材料置于冷冻干燥机中进行干燥，得到芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶。

3.根据权利要求2所述的一种芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤一中芳纶短切纤维、氢氧化钾和二甲基亚砜之间比例为1g：1.5g：500mL，所述去离子水与二甲基亚砜的体积比为1:50~1:15。

4.根据权利要求2所述的一种芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶的制备方法，其特征在于，所述的芳纶短切纤维、去离子水、二甲基亚砜和氢氧化钾的添加顺序如下：先加入氢氧化钾，再加入去离子水，混合搅拌5min~20min后，再依次加入芳纶短切纤维和二甲基亚砜。

5.根据权利要求2所述的一种芳纶纳米纤维/MXene复合导电气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤一中芳纶短切纤维长度为6mm；得到的分散于二甲基亚砜中的芳纶纳米纤维分散液的质量浓度为0.2%，其中芳纶纳米纤维直径为12~15nm，长度为4~7 μm。