[发明专利]胺基功能化石墨烯量子点/碳纳米管/碳布三维柔性电极的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有三维结构的胺基功能化石墨烯量子点‑碳纳米管/碳布三维柔性电极的制备方法。该方法首先使用化学气相沉积法制备碳纳米管/碳布复合材料，然后再采用电沉积的方法制备胺基功能化石墨烯量子点‑碳纳米管/碳布三维柔性电极。本方法过程较为简单，所制备的石墨烯量子点‑碳纳米管/碳布三维柔性电极具有高电容性能，电流密度为0.5mA/cm²时，三维电极的面容量可高达842mF/cm²。本发明制备的具有三维结构的胺基功能化石墨烯量子点/碳纳米管/碳布复合柔性电极在新能源纳米器件技术领域展示出诱人的应用前景。

背景技术

本发明涉及一种具有三维结构的胺基功能化石墨烯量子点/碳纳米管/碳布柔性电极制备方法。

背景技术

国内外研究的较多的碳材料是碳纳米管，它具有电阻低、稳定性高、比表面积高、尺寸分布窄等特点。碳纳米管的这些优异性能使其在超级电容器、锂电子电池、复合材料、储氢材料、场发射、催化剂载体、新型电子探针、传感器等领域都有广泛的应用，具有巨大的市场前景。

碳纳米管(Carbon nanotubes)是碳的一种同素异形体。碳纳米管为准一维结构，是一种新型的纳米材料。碳纳米管是类石墨烯结构，管壁呈交织网状分布，巨大的管状外表面，官腔有孔径在2～50nm独特的中空管腔结构，有较高的比表面积，由于碳原子的sp3杂化，其具有优良的电子传导能力。由于碳纳米管比表面积大，呈多孔结构以及高导电性，可以作为超级电容器的理想电极材料运用。通过酸氧化纯化、回流等方法可以在碳纳米管表面加上丰富的官能团，来提高赝电容，也增加碳纳米管的浸润性。在导电基体上直接长碳纳米管制备一体化的电极能够降低内阻，从而提高超级电容器的功率特性。此外，碳纳米管较高的机械强度以及管状结构使得它能够很好地成为活性材料的支撑物，目前通过负载拥有赝电容材料也是提升能量密度的重要方法之一。因此，碳纳米管由于其特殊的管状纳米结构和稳定的化学性质，是石墨烯量子点负载的优秀载体之一。

石墨烯量子点使一种新型量子点，由几个或几十个纳米的单层或少层石墨稀小片组成。石墨烯量子点使一种新型量子点，由几个或几十个纳米的单层或少层石墨稀小片组成，其性质同时由石墨烯和量子点性质共同决定。石墨烯量子点主要是由sp2团簇组成，这些含有sp2杂化碳的纳米结构的化学性质很大程度上取决于sp2团簇的边缘基团和结构。与石墨烯纳米片相比，石墨烯量子点sp2团簇尺寸更小，因此边缘的zigzag结构以及armchair结构浓度更大，这种特殊的结构使碳量子点或石墨烯量子点具有一些独特的性质。由于石墨烯量子点的尺寸小于100nm且层数小于10层，有着量子限域、化学惰性、边界效应、不易光漂白、容易制备、较低的细胞毒性以及更好的表面接枝性质等优点，它表现出了很多与二维石墨烯不同的性质。与传统的半导体量子点比，有很好的生物相容性，使得它们在传感器、细胞成像光学器件等方面有广大的应用前景。石墨烯量子点在各方向上内部电子的运动都受到局限，特别显着的量子局域效应，具有独特的性质，所以在光电器件、传感器等领域有着广阔的应用前景。但是石墨烯量子点同时具有比表面积高、胺基功能团高的电化学活性、容易组装、导电性高、分散性好等优点。这些优点也可应用于超级电容器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有三维结构的胺基功能化石墨烯量子点-碳纳米管/碳布复合柔性电极的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用下述的技术方案：

一种胺基功能化石墨烯量子点/碳纳米管/碳布三维柔性电极的制备方法，其特征在于该三维柔性电极的结构是以网状结构的导电碳布为支撑、以碳纳米管为网络支架、负载胺基功能化石墨烯量子点，形成三维空间结构的胺基功能化石墨烯量子点/碳纳米管/碳布柔性电极。

一种制备上述的胺基功能化石墨烯量子点/碳纳米管/碳布三维柔性电极的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：