[发明专利]碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以竹粉和竹纤维为基料，以热固性水性酚醛树脂为胶黏剂，加入碳纤维后，经压制得到芯层材料；所述碳纤维的长度5mm；

(2)以竹薄木为夹层材料，依次交替叠加一层夹层材料、一层芯层材料形成叠成结构，经热压，得到坯料；

(3)将步骤(2)中得到的坯料在850℃～1200℃进行真空烧结，得到碳纤维复合竹基叠层结构木材陶瓷基体材料；

(4)将导电聚合物单体、乙醇和水混合，得到混合溶液A；所述导电聚合物单体为吡咯；将碳纳米管和石墨烯混合，得到混合物；将混合物、混合溶液A和分散剂混合，经分散，得到混合溶液B；

(5)将步骤(3)中得到的碳纤维复合竹基叠层结构木材陶瓷基体材料浸入步骤(4)得到的混合溶液B中，进行真空加压浸渍，得到木陶瓷样品；

(6)将步骤(5)中得到的木陶瓷样品浸入水中，滴加双氧水，搅拌，洗涤，干燥，得到聚吡咯锚定的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述水、乙醇和导电聚合物单体的质量比为100∶20∶1～10。

3.根据权利要求2所述的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述碳纳米管和石墨烯的质量比为1∶1，所述混合物、混合溶液A和分散剂的质量比为10∶100∶0.5，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述芯层材料的厚度为0.5mm～2mm，所述竹薄木的厚度为0.3mm～0.6mm。

5.根据权利要求1所述的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述真空加压浸渍的具体过程为：

S1、将碳纤维复合竹基叠层结构木材陶瓷基体材料置于浸渍装置中，抽真空至-0.09MPa，保持30min；

S2、将混合溶液B加入浸渍装置中，保持60min，然后加压至0.7MPa，继续保持60min，取出基体材料；

S3、重复步骤S1和S2，对基体材料进行重复处理；所述重复的次数为2次。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述竹粉的粒径40目，所述竹纤维的长度20mm，所述碳纤维与基料的质量比为2∶100，所述压制的温度60℃，所述芯层材料的密度为0.5g/cm³。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热压的温度为135℃，所述坯料的密度为0.6g/cm³；所述竹薄木在使用之前包括以下处理：将竹薄木浸入热固性水性酚醛树脂中，浸泡30min，取出，沥干；所述热固性水性酚醛树脂的质量浓度为50％；

和/或，步骤(3)中，所述真空烧结的时间为2h；

和/或，步骤(4)中，所述分散的时间为30min，所述分散为超声分散。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述水和双氧水的质量比为10∶1，所述双氧水的质量浓度为10％，所述双氧水的pH值为4.5，所述滴加双氧水过程中持续搅拌，所述双氧水的滴加速度为20滴/min，所述搅拌的转速为100r/min。

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的制备方法制得的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极。

10.一种如权利要求9所述的碳纳米管/石墨烯组装碳纤维复合叠层结构木陶瓷电极在超级电容器中的应用。