一种氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯/细菌纤维素膜材料的制备方法及其应用

摘要

一种氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯/细菌纤维素膜材料的制备方法及其应用，本发明涉及一种膜材料的制备方法及其应用，本发明是要解决现有方法制备柔性电极材料的不具备良好的稳定性、循环性能及力学性能的问题，方法为：制备细菌纤维素浆料；制备细菌纤维素石墨烯复合材料，制备聚吡咯包覆细菌纤维素石墨烯复合材料，高温碳化制备氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯复合材料，制备氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯分散液，将细菌纤维素浆料真空抽滤成膜，然后加入分散液继续抽滤成膜，真空干燥，即完成；本发明对设备腐蚀低、成本低、可规模化生产，膜材料循环性能及力学性能好，制备成对称性超级电容器具有很好的电容性。本发明属于纳米材料技术领域。

主权项

一种氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯/细菌纤维素膜材料的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、将细菌纤维素浸泡在去离子水中超声洗涤，然后均匀分散在去离子水中，再转移到匀浆机中高速搅拌，得到细菌纤维素浆料；将氧化石墨烯超声分散在去离子水中，得到石墨烯分散液；向细菌纤维素浆料中加入石墨烯分散液，边加边搅拌，得到混合液A；二、取吡咯单体分散在去离子水中，搅拌使其分散均匀，将混合液A加入到吡咯分散液中，边加边搅拌，得到混合液B；三、将氧化剂溶解在去离子水中，得到氧化剂溶液；将氧化剂溶液滴加到混合液B中，原位氧化聚合生成聚吡咯包覆细菌纤维素石墨烯复合材料，过滤，将固相物冷冻干燥，制得前驱体；将前驱体至于管式炉中高温裂解碳化，获得氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯复合材料；将氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯复合材料和表面活性剂超声分散在去离子水中，得到分散液C；四、将细菌纤维素浸泡在去离子水中超声洗涤，然后均匀分散在去离子水中，再转移到匀浆机高速搅拌，得到基底用细菌纤维素浆料，将基底用细菌纤维素浆料真空抽滤成膜，然后加入分散液C继续抽滤成膜，再置于真空干燥箱中进行干燥，制成氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯/细菌纤维素膜材料；其中所述的氧化剂为过硫酸铵；步骤三中氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯复合材料中氮掺杂碳纤维与氮掺杂石墨烯的质量比为(2～20):1；吡咯单体与氧化剂的摩尔比为(0.2～6):1；步骤四制得的氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯/细菌纤维素膜材料中氮掺杂碳纤维和氮掺杂石墨烯的总质量与细菌纤维素的质量比为(0.1～1)：1。