[发明专利]一种导电Janus膜、制备方法及其在制备锂硫电池正极中的应用

权利要求书

1.一种导电Janus膜，其特征在于：包括以下原料：多壁碳纳米管0.1~0.6g、浓硫酸溶液10~40mL，浓硝酸溶液5~10mL、去离子水200~500mL、有机硅烷偶联剂2~8mL、阴离子表面活性剂1~3g、聚四氟乙烯0.01~0.06g、氮甲基吡咯烷酮溶液1~3mL、升华硫1~3mg、CS₂ 溶液0.1~0.5mL、异丙醇溶液0.5~1mL；

所述导电Janus膜的制备方法，包括以下步骤：

1）制备氧化多壁碳纳米管：将多壁碳纳米管加入浓硫酸溶液和浓硝酸溶液中分散均匀得到溶液1，在温度为60℃的条件下预氧化回流处理8h，然后用去离子水将溶液1稀释至浓度为0.2~1.0g/L；

采用0.22μm孔径的尼龙滤膜对稀释后的溶液1进行抽滤分离，将滤饼洗涤至洗涤液的pH值为7；在温度为70℃的条件下将滤饼真空干燥24h获得富含羧基、羟基的氧化多壁碳纳米管；

2）制备铵化碳纳米管：将制备的氧化多壁碳纳米管和有机硅烷偶联剂混合在一起得到溶液2，对溶液2进行超声分散30min；然后在温度为60℃的条件下进行水浴反应2h，在水浴反应的过程中不停搅拌，然后在温度为70℃的条件下真空干燥48h，获得铵化多壁碳纳米管；

3）制备阴离子碳纳米管：取铵化多壁碳纳米管与阴离子表面活性剂加入浓度为30~50wt%的无水乙醇中，在温度为60℃的条件下水浴反应24h得到阴离子碳纳米管；

所述阴离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠；

4）制备柔性碳纳米管薄层：将多壁碳纳米管或步骤1）中制备的氧化多壁碳纳米管与聚四氟乙烯加入氮甲基吡咯烷酮溶液中，搅拌均匀形成浆料，涂成厚度均匀的膜层，在温度为70℃的条件下真空干燥24h，制备得柔性碳纳米管薄层；

5）配制硫@碳纳米管复合材料：将升华硫溶解在CS₂溶剂中得到溶液3，将溶液3滴涂于步骤4）制备的柔性碳纳米管薄层上，制得硫@碳纳米管复合材料；

6）制备导电Janus膜：将步骤3）制备的阴离子碳纳米管加入异丙醇溶液中搅拌均匀，形成溶液4，用滴管将溶液4滴涂在硫@碳纳米管复合材料上，在温度为70℃的条件下真空干燥24h，获得具有离子选择性的柔性硫碳复合材料即为导电Janus膜。

2.根据权利要求1所述的一种导电Janus膜的制备方法，其特征在于：所述有机硅烷偶联剂为3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵的甲醇或乙醇溶液。

3.一种导电Janus膜在制备锂硫电池正极中的应用。