[发明专利]一种聚苯胺基MOF纳米复合材料柔性超级电容器的制备方法

摘要

一种聚苯胺基MOF纳米复合材料柔性超级电容器的制备方法，包括以下步骤：首先通过氧化还原快速聚合法制备PANI/UiO‑66纳米复合材料，作为电极活性材料；然后将复合材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯（PVDF）以一定的比例研磨均匀并超声分散在N‑甲基‑2‑吡咯烷酮（NMP）中形成浆料，通过滴涂的方法将浆料涂在碳纤维布上，形成电极；最后，通过凝胶电解质将两块电极对称的叠在一起，中间用隔膜隔开，并封装，即制备成柔性超级电容器；且所述电极材料在电流密度为1A/g时，比容量最高可达到1015F/g，所制备的超级电容器弯曲800次比容量仅衰减10%，恒电流充放电循环稳定性测试5000圈比容量可保持91%，本发明所制备的柔性超级电容器具有良好的柔韧性和电化学性能，稳定性优良，制备的方法简单易操作，在柔性电子器件和能量存储方面有良好的应用前景。

主权项

1.一种聚苯胺基MOF纳米复合材料柔性超级电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）首先通过氧化还原快速聚合法制备PANI/UiO‑66纳米复合材料，作为电极活性材料；2）将步骤1）所得的PANI/UiO‑66纳米复合材料与乙炔黑、聚偏氟乙烯（PVDF）研磨均匀并超声分散在N‑甲基‑2‑吡咯烷酮（NMP）中形成浆料，通过滴涂的方法将浆料涂在碳纤维布上，形成电极；3）通过凝胶电解质将两块电极对称的叠在一起，中间用隔膜隔开，并封装，即制备成柔性超级电容器；步骤1）所述的UiO‑66采用溶剂热法合成，所用原料为氯化锆（ZrCl₄）、对苯二甲酸（H₂BDC）、盐酸（HCl）和N,N‑二甲基甲酰胺（DMF），120℃条件下反应24h并自然冷却；将所得样品用N,N‑二甲基甲酰胺（DMF）、甲醇纯化干燥；步骤1）所述的PANI/UiO‑66纳米复合材料的复合方法是采用快速化学原位聚合法，苯胺单体浓度为0.05‑5 mol/L，UiO‑66占苯胺单体质量分数为10‑50%；先将苯胺与UiO‑66在三口烧瓶中混合超声并减压抽真空震荡15 min，再将苯胺二聚体用少量乙醇溶解加入三口烧瓶中继续超声震荡数分钟，随后加入盐酸搅拌均匀后超声10min，同时称量过硫酸铵溶于盐酸中，将二者同时预冷20min，然后将过硫酸铵盐酸溶液快速倒入苯胺溶液中，室温快速搅拌反应30min；之后用无水乙醇和去离子水纯化烘干即得产物；步骤2）中，按质量比，PANI/UiO‑66纳米复合材料:乙炔黑:聚偏氟乙烯（PVDF）=8~8.5:1:0.5~1，配置的浆料浓度为10mg/mL，碳布总面积和有效涂覆面积随具体使用情况而调节；所述的步骤3）具体通过以下方法实现：将制备好的两片电极浸入到聚乙烯醇/硫酸（PVA/H₂SO₄）溶液中，同时将隔膜也浸入到其中，浸泡1h后取出电极，在通风橱下放置，当凝胶电解质水分干到70%‑80%时，在两电极之间放入隔膜，面对面进行组装，组装后用0.1Mpa的力压制10s；最后用PET薄膜对所制备的器件进行封装，即得目标物。