[发明专利]微孔碳纤维接枝聚苯胺/ CoNi2

说明书

本发明提供了一种微孔碳纤维接枝聚苯胺/CoNi₂S₄复合材料电极，其包括如下步骤：微孔碳纤维的制备、微孔碳纤维接枝聚苯胺的制备、微孔碳纤维接枝聚苯胺/CoNi₂S₄复合材料的制备、微孔碳纤维接枝聚苯胺/CoNi₂S₄复合材料电极的制备。本发明制备的微孔碳纤维接枝聚苯胺/CoNi₂S₄复合材料电极制备工艺简单、成本低廉、可大量工业化生产，获得的复合材料电极具有很高的比电容和优越的循环使用稳定性，是一种优良的超级电容器电极材料。

技术领域

本发明涉及一种微孔碳纤维接枝聚苯胺/CoNi₂S₄复合材料的制备方法及用途，属于电化学材料和复合材料领域。

背景技术

超级电容器又叫电化学电容器，是一种介于电池和传统双电层电容器之间的新型储能器件。超级电容器分为双电层储能和赝电容储能两种。相比于传统电容器，超级电容器的比电容得到很大的提高，且能量密度是传统电容器的十倍。超级电容器具有电容量高、功率密度高、充放电效率高、功率密度大和工作温度范围宽、免维护和环境友好等特点，使其在汽车、通讯、微电子器件、军事国防等领域具有广泛的应用前景。然而想制备出性能优异的超级电容器，需从制备优良稳定性高的电极材料入手。目前超级电容器的电极材料主要为，过渡金属化合物、碳材料、导电聚合物材料。碳财年具有价格低廉、制备简单、无毒无害、导电性好、比表面积大、耐腐蚀等特点，目前应用较多的碳材料有石墨烯及其衍生物、碳纳米管和活性炭等。导电聚合物材料由于具有制备简单、成本低廉、掺杂后的导电性、电化学活性高等特点，作为超级电容器电极具有良好的表现。常见的金属化合物超级电容器材料有氧化物、氢氧化物、硫化物等。因为该类材料在电荷转化时不仅可以发生双电层，还能发生氧化还原反应，即通过价态的改变来储存、释放电荷，这样作为电极材料就可以提供更高的能量密度。然而单一使用碳材料、导电聚合物或金属化合物，无法提供比容量高、能量密度和功率密度高、化学稳定性强的电极材料。因此将碳材料与导电聚合物或/和金属化合物复合，成为科学研究的热点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微孔碳纤维接枝聚苯胺/CoNi₂S₄复合材料的制备方法及用途。

一种微孔碳纤维接枝聚苯胺/CoNi₂S₄复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1、制备微孔碳纤维；

S2、将所述微孔碳纤维通过硫酸/硝酸混合溶液的活化后，得到活化微孔碳纤维，将所述活化微孔碳纤维分散于四氢呋喃中，加入甲苯-2,4-二异氰酸酯，在50～60℃下反应后，得到二异氰酸酯改性微孔碳纤维，将所述二异氰酸酯改性微孔碳纤维加入苯胺/无水乙醇的混合液中，氮气保护下在0～5℃进行反应后，滴加过硫酸铵/盐酸混合液，继续在0～5℃下进行反应，得到微孔碳纤维接枝聚苯胺；

S3、将六水合硝酸镍、四水合醋酸钴和硫脲分散于去离子水中，溶解后，转入内衬聚四氟乙烯的不锈钢管式高压釜内，加入所述微孔碳纤维接枝聚苯胺，用去离子水定容至不锈钢管式高压釜总容量的80％，进行水热反应，得到所述微孔碳纤维接枝聚苯胺/CoNi₂S₄复合材料。

作为优选方案，所述微孔碳纤维的制备方法为：

将醋酸纤维素溶解四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，加入正硅酸四乙酯，得到淬火液，将所述淬火液在-40～-10℃下淬火后，用蒸馏水除去四氢呋喃和N,N- 二甲基甲酰胺，得到醋酸纤维素/SiO₂复合纤维，将所述醋酸纤维素/SiO₂复合纤维用 NaOH的乙醇溶液水解，得到纤维素/SiO₂复合纤维；