[发明专利]一种摩擦纳米发电机用多孔石墨烯/银复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种摩擦纳米发电机用多孔石墨烯/银复合膜及其制备方法。将氧化石墨烯分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；将氧化石墨烯分散液加入硝酸银溶液中，加入维生素C，待混合溶液自然冷却后，离心沉降，收集产物，洗涤，得到石墨烯/银纳米复合材料；将石墨烯/银纳米复合材料重新分散于水中，得到前躯体溶液；将前躯体溶液冷冻干燥，得到石墨烯/银气凝胶，将气凝胶压缩成三维多孔石墨烯/银复合膜。本发明的方法工艺简单，成本低廉，本发明制备的摩擦纳米发电机用三维多孔石墨烯/银复合膜超轻、超柔，为高性能的正极材料。

技术领域

本发明涉及一种纳米新能源领域，具体涉及一种摩擦纳米发电机用多孔石墨烯/银复合膜及其制备方法。

背景技术

随着环境污染和能源危机的不断加剧,发展绿色能源变得越来越迫在眉睫。机械能在人们日常生活中普遍存在，将其转化为电能成为缓解能源危机的一个重要途径。纳米发电机可将生活中和自然界的机械能转化为电能，是近年来新兴的一种可持续能源再生技术。相比传统压电纳米发电机，摩擦纳米发电机具有高能量转化率、高输出功率，高灵敏度，高适应性，和低成本等优势，因而受到了广泛的重视。摩擦纳米发电机的工作原理是:基于两种具有不同电子吸附能力材料接触时产生的电荷转移作用,在两种材料分离时产生电势差，从而导致纳米发电机外接电路中的电子流动形成电流，进而实现机械能向电能的转化。

因此，影响摩擦纳米发电机性能的重要因素是摩擦纳米发电机中使用材料在接触时转移电荷的能力。而材料电荷转移的能力一方面取决于材料本身的得电子和失电子能力，另一方面取决于材料的表面结构和微观结构。目前，常用的柔性摩擦静电材料中，具有较强得电子能力的电负性材料较多，而具有较强失电子能力的电正性材料却十分匮乏。

发明内容

本发明的目的是提供一种摩擦纳米发电机用三维多孔石墨烯/银复合膜及其制备方法，该材料具有轻量化、低成本、高比表面积和表面粗糙度的特点，应用于摩擦纳米发电机中可有效提高其单位体积的电荷密度。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种摩擦纳米发电机用多孔石墨烯/银复合膜及其制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯分散在去离子水中，搅拌1～2h，超声振荡2～4h，得到氧化石墨烯分散液，其浓度为2～5mg/mL；

(2)将氧化石墨烯分散液加入硝酸银溶液中，超声分散20～30min，加入维生素C，在85～95℃下搅拌反应1～2h；待混合溶液自然冷却后，离心沉降，收集产物，并用蒸馏水洗涤2～3次，得到石墨烯/银纳米复合材料；

(3)将石墨烯/银纳米复合材料重新分散于水中，搅拌20～30min，得到前躯体溶液；

(4)将前躯体溶液在-65～75℃冷冻干燥2～3天，得到石墨烯/银气凝胶，将气凝胶压缩成三维多孔石墨烯/银复合膜。

步骤(1)中，所述氧化石墨烯为市售化学法合成的氧化石墨烯。

步骤(2)中，所述硝酸银溶液质量百分比浓度为20～100mg/mL，所述氧化石墨烯与硝酸银的质量比为1:1～1:5，所述氧化石墨烯与维生素C的质量比为1:50～1:100。

步骤(3)中，所述前躯体溶液中，石墨烯的质量浓度为2～4mg/mL。

步骤(4)中，所述三维多孔石墨烯/银复合薄膜的厚度为0.2～0.5mm。

本发明所述的摩擦纳米发电机用多孔石墨烯/银复合膜作为摩尔纳米发电机正极材料的应用。

正极材料采用三维多孔石墨烯/银复合膜，负极材料采用聚二甲基硅氧烷PDMS，隔离块采用硅胶，电极薄膜采用氧化铟锡涂覆的导电聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，电流引线采用铜线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：