[发明专利]一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法

权利要求书

1.一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

（1）配制聚合物基体溶液

以纤维素为聚合物基体，将其依次浸泡在水、甲醇、二甲基乙酰胺中处理1-1.5 h，然后将聚合物基体溶解在以DMAc/LiCl溶液为溶剂体系的溶液中，得到1-2 wt%的纤维素溶液；

其中，所述DMAc与LiCl的比例为92-93 g∶8-7 g；

（2）制备电沉积模板材料

以镍泡沫、铜网或铁网作为导电模板材料，将其清洗除杂后，再在导电模板材料上均匀刷涂一层纤维素溶液后置于去离子水中浸泡，使纤维素溶液在导电模板材料骨架表面均匀形成再生纤维素水凝胶；

其中，其需在去离子水中浸泡至纤维素溶液中的有机溶剂完全被去离子水置换形成再生纤维素水凝胶；

（3）配制电沉积电解液

配制一水合高氯酸钠溶液，再加入导电高分子单体，然后搅拌均匀得到电解液；其中，所述的导电高分子单体为吡咯或苯胺；

（4）电化学沉积

采用高氯酸钠/吡咯或高氯酸钠/苯胺混合溶液为电解液，分别采用刷涂有纤维素溶液的镍泡沫、铜网或铁网模板、甘汞电极和铂片电极作为工作电极、参比电极和对电极进行电化学沉积，沉积完成后将工作电极浸泡在三氯化铁溶液中刻蚀掉镍泡沫、铜网或铁网模板，最后用去离子水反复清洗即可得到中空水凝胶柔性超级电容器电极材料；

其中，电化学沉积所用设备为电化学工作站；电化学沉积模式为计时电流法、计时电位法或循环伏安法。

2.根据权利要求1所述的一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，聚合物基体依次浸泡在水、甲醇、二甲基乙酰胺之前，需进行抽滤清洗除去附着在聚合物基体上的溶剂，然后再浸泡到下一种溶剂中。

3.根据权利要求1所述的一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述DMAc/LiCl溶液中的DMAc与LiCl的比例为92 g∶8 g。

4.根据权利要求1所述的一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，纤维素溶液的浓度为1 wt%。

5.根据权利要求1所述的一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的导电模板材料为镍泡沫，清洗除杂包括将其分别用丙酮、盐酸和去离子水超声清洗15 min除杂，其中所用盐酸浓度为6 mol/L。

6.根据权利要求5所述的一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，纤维素溶液在刷涂过程时，采用软毛刷在镍泡沫一面反复均匀刷涂直至另一面完全浸润纤维素溶液为止。

7.根据权利要求6所述的一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，将刷涂有纤维素溶液的镍泡沫置于去离子水中搅拌，且每隔4小时换一次去离子水，直至完全置换出纤维素溶液中的有机溶剂，形成再生纤维素水凝胶。

8.根据权利要求1所述的一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，配制的一水合高氯酸钠的浓度和体积分别为0.3 mol/L和50 ml，当导电聚合物单体为吡咯时，加入一水合高氯酸钠中的导电高分子单体的体积为2.5 ml。

9.根据权利要求1所述的一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，当沉积模式为计时电流法时，所用电压为0.8伏，沉积时间为300 s。

10.根据权利要求1所述的一种中空水凝胶柔性超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中沉积后的工作电极浸泡于1 mol/L三氯化铁溶液中，用于刻蚀掉镍泡沫、铜网或铁网模板材料且使其形成中空三维孔隙结构。