[发明专利]一种高导电性镍/碳纳米纤维柔性电极材料及其制备方法

说明书

本发明所提供一种高导电性镍/碳纳米纤维柔性电极材料及其制备方法，该方法以静电纺丝技术为基础，通过一步法将静电纺丝前驱液进行纺丝后得到的初纺纳米纤维，初纺纳米纤维在管式炉中经过预氧化和碳热还原反应后得到高导电性镍/碳纳米纤维柔性电极材料。该复合材料中镍纳米颗粒均匀的分布在碳纳米纤维中，该结构的高导电性镍/碳纳米纤维柔性电极材料不仅具有高的强度，高的比表面积、极好的柔韧性而且还具赋予了复合材料高的催化活性和优异的电磁波吸收性能。该技术提供了一种简单、高效、低成本制备高导电性镍/碳纳米纤维柔性电极材料的方法。

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，涉及一种制备高导电性镍/碳纳米纤维柔性电极材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术和纺织行业的不断发展，智能纺织品逐渐出现在大众的视野。将生物科技、计算机、新能源技术等高新技术融入到纺织品中，使纺织品具备一些特定功能，如控温、形状记忆、防水透湿、变色等。智能纺织品现今应用的场合主要集中在时尚、娱乐、体育、健身、医疗、建筑、军事等领域。智能纺织品可以分为可穿戴式智能纺织品和非可穿戴式智能纺织品。可穿戴式智能纺织品如军用保护服、运动服装、婴儿连体衣等对电子器件的微型化和柔性化的要求更高。碳纳米纤维优异的导电性，较好的催化活性、耐腐蚀性，良好的柔韧性使碳纳米纤维成为良好的对电极材料，通过负载过渡金属等对碳纳米纤维进行修饰，并将其应用到柔性电极中，展现出极大的应用潜力。

中国发明专利申请号为201510032525.8公开了一种超柔性高导电纳米碳纤维和镍/碳复合纤维膜的制备方法。该方法采用静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维，碳化后得到柔性纳米碳纤维膜，再通过电沉积技术得到镍/碳同轴复合纤维膜。该方法中制备过程较为复杂，需利用电化学工作站在纳米纤维上电化学镀镍，仪器设备比较昂贵。

中国发明专利申请号为201710593664.7公开了一种碳纤维-过渡金属-碳纳米管柔性纳米复合电极材料的制备方法，该方法以碳化的植物纤维即碳纤维为基底，在碳纤维表面溅射一层过渡金属层，然后以该过渡金属层作为催化剂，在碳纤维-过渡金属层生长不同负载量的CNTs。该方法在制备材料的成本较高，需使用磁控溅射大型设备，设备和靶材的成本较高；同时在合成碳纳米管中涉及使用氢气、乙烯气体等易燃易爆危险品，存在一定的安全隐患。

鉴于以上缺陷，实有必要提供一种操作简单、成本低的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的制备方法以解决以上技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高导电性镍/碳纳米纤维柔性电极材料及其制备方法，该方法操作简单、成本低。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高导电性镍/碳纳米纤维柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将醋酸镍、聚丙烯腈和N，N-二甲基甲酰胺混合，加热搅拌，得到静电纺丝前驱液；醋酸镍、聚丙烯腈和N，N-二甲基甲酰胺的比例为(1～10mmol)：(0.6～1.5g)：10mL；

2)将静电纺丝前驱液装入注射器中，将注射器固定在推进装置上，经过静电纺丝后在接收器接收得到初纺纳米纤维；

3)将所得初纺纳米碳纤维在管式炉中进行空气预氧化和氩气下碳热还原反应，冷却至室温后得到高导电性镍/碳纳米纤维柔性电极材料。

优选的，所述步骤1)中，搅拌温度40～80℃，搅拌转速500～1000r/min，搅拌时间为10～24h。

优选的，所述步骤2)中，静电纺丝电压为13～18KV，推进器的速度1～5mm/h，针尖到接收器的距离5～40cm，针尖到接收器角度0～90°，

优选的，所述步骤2)中，接收器为旋转式圆筒接收器、平板接收器。