[发明专利]一种荧光纤维状超级电容器纤维及其制备方法

摘要

本发明属于超级电容器技术领域，具体为一种荧光超级电容器纤维及其制备方法。本发明通过将荧光染料与碳纳米材料纤维进行均匀负载，制备出具有良好柔性、显著荧光效果和稳定电化学性能的荧光超级电容器纤维。稳定负载在纤维电极中的荧光组分使纤维器件在暗环境或紫外光激发下具有显著的荧光效果与视觉差异性，将该种纤维器件编入织物，不仅可以为使用者提供电能，也能一定程度上保证使用者在夜间环境中的安全，从而赋予纤维状能源器件及其编织而成的储能织物更高的实际应用价值、商业附加值及可个性定制化潜力。

主权项

1.一种荧光纤维状超级电容器的制备方法，其特征在于，该超级电容器由均匀负载荧光组分的碳纳米材料纤维作为电极，两根荧光纤维电极表面均匀涂覆凝胶电解质后相互缠绕形成缠绕结构的荧光超级电容器纤维；具体步骤为：（1）制备荧光组分分散液：取作为荧光组分的荧光染料颗粒0.5‑1.5克研磨至其粒径均匀分布在2‑10微米，取研磨后荧光染料粉末分散于25毫升去离子水中室温下超声10‑30分钟，得到荧光组分含量为20‑60毫克/毫升的均匀水分散液；（2）制备荧光纤维电极：对于基于碳纳米管的荧光纤维，首先将多壁取向碳纳米管薄膜直接从宽度为5‑10厘米的可纺多壁碳纳米管阵列中拉出来，充分浸润于步骤（1）所制备的荧光组分分散液5‑30分钟；随后将薄膜从荧光染料分散液中转移至平整玻璃基底上，均匀地滴加固含量为1‑2%的聚3,4‑乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐分散液，室温干燥5‑20分钟，并在其完全干燥前使用手动纺丝机采用干法纺丝方法在600‑1000转/分钟的转速下，将其卷裹成均匀负载荧光粉颗粒的取向多壁碳纳米管纤维；室温下干燥2‑4小时得到荧光纤维电极；对于基于石墨烯的荧光纤维，取20‑60克氧化石墨烯分散在10‑30毫升去离子水中获得氧化石墨烯溶液，超声震荡1‑2小时后将溶液加热浓缩至2毫升；取2‑10毫升荧光组分分散液与2毫升氧化石墨烯溶液混合，超声震荡1‑21小时，将所得分散液注入聚四氟乙烯管后将其两端密封，150‑280℃温度条件下在马弗炉中加热2‑6小时，冷却至室温后采用水流将所得复合纤维从管中冲出，常温下干燥2‑4小时，得到基于石墨烯的荧光纤维电极；（3）制备荧光超级电容器纤维：将凝胶态电解液均匀蘸涂于步骤（2）制备的荧光超级电容器纤维电极表面，真空条件下促进凝胶电解液渗透5‑20分钟，将纤维两端悬空室温下使凝胶电解液干燥2‑4小时，在纤维电极表面形成厚度均匀的透明凝胶电解质薄层；将两根涂覆了凝胶电解液的纤维电极平行排列，加捻后形成一根螺距为0.5‑2mm具有两个纤维电极的荧光超级电容器纤维。