[发明专利]一种基于石墨烯/碳纳米管气凝胶的微型超级电容器制作方法

摘要

本发明提供一种基于石墨烯/碳纳米管气凝胶的微型超级电容器制作方法，包括如下主要工艺：对带有二氧化硅层的硅基板进行清洗，然后使用PR1‑9000A光刻胶制作微图案，并采用剥离浮脱工艺制作金的叉指微集流体；利用光刻套刻的方法，制作出与集流体相叠层的SU‑8模具；配制不同质量配比的氧化石墨烯/碳纳米管的分散液，并注入到SU‑8模具中；对注入后所得的分散液叉指结构进行冷冻干燥处理，并对所得的气凝胶叉指结构进行退火还原，以制得还原氧化石墨烯/碳纳米管气凝胶作为微电极的微型超级电容器。本发明制作的产品微型超级电容器，具有较轻的质量、较大的比容量、优异的循环性能、较高的机械稳定性，适于大规模生产等优点。

主权项

1.一种基于石墨烯/碳纳米管气凝胶的微型超级电容器制作方法，其特征在于，利用光刻套刻和剥离浮脱工艺制作一种底部有金叉指的SU‑8模具，然后将配置好的氧化石墨烯和碳纳米管的混合液注入到模具中，经过冷冻干燥并退火还原，即得产品；所述的基于石墨烯/碳纳米管气凝胶的微型超级电容器制作方法，包括如下步骤：1、底部有金叉指的SU‑8模具的制作：1)用异丙醇、丙酮、乙醇、氧气等离子体、去离子水分别清洗硅基板；2)将清洗后的硅基板抛光面，采用PR1‑9000A光刻胶进行旋涂布胶，匀胶转速为 4000rpm，形成的胶膜厚度为5‑7μm；3)对已布胶的硅基板在烘箱中于100℃下烘烤15min；4)将步骤3)的样品在曝光剂量为750mJ cm‑2的条件下进行光刻，得到所需图案；5)将步骤4)中带光刻图案的样品按顺序浸入到RD6显影液，1号去离子水和2号去离子水中，依次进行首次显影和润洗，得到初级模具；6)将步骤5)中的初级模具吹干，并采用剥离浮脱工艺制作金的厚度为100nm的金叉指集流体；7)对步骤6)处理后的初级模具进行二次清洗；8)使用SU‑8 50光刻胶对步骤7)中制得的模具进行表面旋涂布胶；9)对步骤8)中已布胶的模具进行烘干：在烘箱中于65℃下烘烤10min，再于95℃下烘烤 30min；10)对步骤9)中已烘干的模具在曝光剂量为750mJ cm‑2的条件下进行紫外光刻，并在显微镜下进行套刻；11)对步骤10)所得的带有光刻胶图案的模具再次进行烘干：在烘箱中于65℃下烘烤 1min，95℃下烘烤10min；12)将步骤11)已烘干的带有光刻胶图案的模具按顺序浸入到SU‑8显影液、1号异丙醇溶液和2号异丙醇溶液中，进行二次显影和润洗；13)将步骤12)中已显影和润洗的模具吹干后得到底部有金叉指的SU‑8模具；2、微型超级电容器的制作：14)将氧化石墨烯和碳纳米管按比例混合后，在室温下搅拌1‑24h，得到石墨烯/碳纳米管混合溶液；15)利用氧气等离子体在150‑200W功率下处理底部有金叉指的SU‑8模具，处理时间为 10‑20min；16)将步骤14)的石墨烯/碳纳米管混合溶液注入到经步骤15)处理的底部有金叉指的 SU‑8模具中；17)待混合溶液中水分挥发后，对步骤16)中的样品进行冷冻干燥处理，得到气凝胶叉指结构；18)对步骤17)所得的气凝胶叉指结构进行退火还原处理，制得已还原的石墨烯/碳纳米管气凝胶微型超级电容器产品。