[发明专利]一种石墨烯/黑磷柔性纤维状超级电容器电极材料的制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯/黑磷柔性纤维状超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、氧化石墨烯GO分散液的制备：以天然鳞片石墨为原料，采用改进的Hummers法制备GO分散液；

步骤2、采用机械剥离法制备二维纳米片黑磷BP：在N₂手套箱中，将块状BP使用研磨棒研磨至具有金属色泽的粉末状颗粒；在无氧环境下取上述粉末状颗粒加至去氧去离子水中，在0～5℃的条件下超声24～48h；超声处理结束后，对其进行离心处理，取棕黄色上层清液即为二维纳米片层BP的分散液；

步骤3、GO/BP复合溶液的制备：将GO分散液和BP分散液混合，超声处理得到GO/BP复合溶液；

所述GO/BP复合纤维纺丝溶液中BP的含量为1～30wt％；

步骤4、采用湿法纺丝的方法制备GO/BP复合纤维：

(1)挤出过程：选择使用内直径为270μm、外直径为510μm的纺丝管道进行纺丝，并调整纺丝通道的末端恰好在凝固浴内部，其中注射泵的注射速度为10～60μL/min；

(2)旋转凝固过程：将初纺纤维放在凝固浴中浸泡1～5min后取出；所述凝固浴为去离子水、无水乙醇CH₃CH₂OH和无水氯化钙CaCl₂；所述CaCl₂质量分数为5～15wt％，去离子水和CH₃CH₂OH的体积比为1～5︰1；

(3)干燥过程：使用红外线烘干灯，将凝固浴中取出的纤维放在灯下烘烤至干燥，即得到GO/BP复合纤维；

步骤5、rGO/BP复合纤维的制备：采用化学还原的方法还原GO/BP复合纤维，还原过程结束后，取出并放在去离子水中浸泡1～3h，除去表面未反应的还原溶液，浸泡结束后再次取出纤维，然后放在红外线烘烤灯下烘干即得到rGO/BP复合纤维即得到rGO/BP复合纤维；

步骤6、rGO/BP柔性纤维状超级电容器的组装：将两根rGO/BP复合纤维反复浸渍于PVA/H₃PO₄凝胶电解质中，室温下干燥后在PET膜上平行放置，并在两根纤维中间涂满凝胶电解质，待其干燥后，将未涂覆凝胶电解质的纤维端用导电银胶粘贴在铜箔上，再取一片干净的PET膜与原有的PET膜粘贴在一起，制备出rGO/BP柔性纤维状对称超级电容器。

2.根据权利要求1所述石墨烯/黑磷柔性纤维状超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述GO分散液的浓度为5～20mg/mL。

3.根据权利要求1所述石墨烯/黑磷柔性纤维状超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述块状BP尺寸为：2～10mm。

4.根据权利要求1所述石墨烯/黑磷柔性纤维状超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述二维纳米片BP分散液的浓度为：1～10mg/mL。

5.根据权利要求1所述石墨烯/黑磷柔性纤维状超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述化学还原的方法还原GO/BP复合纤维：GO/BP复合纤维置于碘化氢HI和乙酸CH₃COOH配置成的还原溶液，该溶液以没过纤维为佳。将玻璃瓶密封后放入40～80℃水浴锅中，还原处理5～20h。

6.根据权利要求1所述石墨烯/黑磷柔性纤维状超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇/磷酸PVA/H₃PO₄凝胶电解质：将粉末状PVA加入到去离子水中，升温至80～100℃，期间以200～500r/min转速持续搅拌至PVA完全溶解。接着向上述混合液中缓慢加入H₃PO₄，并持续搅拌1～2h得到混合均匀的透明色溶液。将上述PVA/H₃PO₄混合溶液在-4～10℃冷冻1～2h后取出，在室温下晾干得到PVA/H₃PO₄凝胶电解质；所述PVA、H₃PO₄和水的质量比为1︰1︰5～15。