[发明专利]导电复合膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种导电复合膜及其制备方法，主要由细菌纤维素、聚吡咯、单壁碳纳米管材料复合而成，属于电化学领域。本发明主要将BC纳米纤维悬浮液加入到混合有盐酸和氯化铁的混合液A中，经超声处理后加入PPy单体混合，得到BC/PPy复合浆，经透析袋透析后，按照一定的体积比加入单壁碳纳米管等，经搅拌，抽滤成膜得到BC/PPy/SWCNTs复合膜。本发明不仅满足柔性电子设备对材料弹性拉伸及弯曲的要求，且材料结构稳定、电导率高和电容值大，制备方法简便易行，具有较大的应用前景和市场价值。

本申请为以下申请的分案申请：申请号为201810315070.4；申请日为2018.04.10；发明名称为一种新型柔性导电复合膜及其制备方法。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种导电复合膜及其制备方法。

背景技术

细菌纤维素(以下简称BC)是由微生物发酵合成的多孔性网状纳米级生物高分子聚合物，其相互连接的超细结构赋予BC充足的孔隙率和比表面积，可作为支撑其它功能材料的基体材料。BC由β-1,4-糖苷键连结的多糖，其分子式为(C₆H₁₀O₅)n，表面存在大量的羟基，丰富的氢键和三维结构使得BC具有较高的亲水性和持水能力。BC具有高结晶度(60-90％)和高聚合度(2000-8000)，使其杨氏模量较高，拉伸强度较大。BC还具有良好的生物相容性。然而，纯BC缺乏导电性，可通过原位合成、掺杂、混合或涂覆的方法将碳材料、导电聚合物等引入到BC基质来赋予BC导电性，包括导电聚合物，石墨烯和氧化石墨烯，碳纳米管和碳纳米纤维等。传统的导电材料如金属导体(Cu、Ag等)虽然具有较高的导电性，但是不能满足柔性电子设备对材料弹性拉伸及弯曲的要求，不能满足燃料电池，离子电池，柔性超级电容器等电化学装置对导电电极材料的要求，因此，制备出柔性导电材料是时代发展的趋势。

自从20世纪70年代以来，导电聚合物(ECP)具有优异的导电性、可控的合成过程和低密度等性能，而引起了人们对其作为柔性电极的关注。在ECPs中，聚吡咯(以下简称PPy)具有较高的导电性、良好的稳定性、可逆的氧化还原性、合成简便且无毒等特点，在电池、电容器、电磁屏蔽、光电器件以及生物技术等领域有非常诱人的应用前景，因此受到研究者的格外重视。2011年，首次通过在BC聚合物基质上吡咯(Py单体)的原位氧化聚合制备出导电聚合物复合材料，其电导率达到1S/cm。然而，其还存在电导率较低的问题。为了提高BC-PPy的电导率，文章祝立根，徐杰.用于超级电容器的聚吡咯复合织物电极材料的制备及性能研究中，利用细菌纤维素膜做基材，通过原位氧化聚合法制得聚吡咯/细菌纤维素复合电极材料，使聚吡咯均匀的附着在BC膜上，复合电极材料具有较高的导电性(3.9S/cm)。文章WANGFan,KIM H,PARK S,et al.Bendable and flexible supercapacitor based onpolypyrrole-coated bacterial cellulose core-shell composite network[J].Composites Science and Technology中，Wang等通过原位氧化聚合的方法将吡咯纳米颗粒均匀地涂覆在TOBC(TEMPO氧化的细菌纤维素)表面，得到了具有核-壳结构的PPy-TOBC复合材料，该材料表现出高孔隙率和高电导率。