高储能聚合物纳米管电容器阵列的制备方法

摘要

本发明属于新材料技术与器件设计领域，特别涉及高储能聚合物纳米管电容器阵列的制备方法，该方法的模板选用的是多孔氧化铝（AAO）薄膜，可以根据需要通过选择不同规格模板来制备不同尺寸的聚合物纳米管阵列，从而调整并联微电容的数量；电介质可以是聚偏氟乙烯、聚苯乙烯等不同介电常数的聚合物；聚合物管的不同形成工艺可以制备不同的纳米储能电容。本发明的有益效果是：本发明通过模板法制备本管状纳米结构，可以实现纳米级电容储能、纳米管阵列形状可调且制备工艺简单。

主权项

高储能聚合物纳米管电容器阵列的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1）将孔径为40‑300 nm、孔深10‑100 nm、膜直径为10‑25 mm多孔氧化铝薄膜作为模板，先后在去离子水和无水乙醇中超声清洗10分钟后真空干燥，备用；步骤2)制备纳米管电容器的外极板：将丙烯腈单体在负压作用下充入步骤1处理过多孔氧化铝薄膜模板，然后浸入丙烯腈单体的饱和水溶液中，再加入浓度为2.0% 的过硫酸铵溶液和浓度为1.0%的亚硫酸氢钠溶液，在50 ℃下反应2‑3个小时后加入适量的碳酸钠溶液使反应终止，产物聚丙烯腈沉积在管壁上，在氮气保护下600‑750℃热解30‑40分钟，降到室温即可得到内孔壁附着纳米碳管的多孔氧化铝薄膜，其中，所述丙烯腈单体的饱和水溶液、过硫酸铵溶液和亚硫酸氢钠溶液三者用量的体积比为40:4:5；步骤3）纳米管电容器电介质的制备：配制介电聚合物的溶液，在负压下将所述溶液滴于步骤2）制备得到的内孔壁附着纳米碳管的多孔氧化铝薄膜模板上，保持负压30分钟使溶液充分浸润模板，去掉负压，使介电聚合物的溶液中的溶剂在空气中自然挥发，用三氧化二铝粉末或网格砂纸打磨所述内孔壁附着纳米碳管的多孔氧化铝薄膜模板的两面去掉表面的聚合物，得到内孔壁附着聚合物纳米碳管的多孔氧化铝薄膜模板，备用；其中，所述介电聚合物溶液为质量分数为1‑10%聚苯乙烯的二甲苯溶液或质量分数为1‑5%聚偏氟乙烯的N,N'‑二甲基甲酰胺溶液；步骤4）纳米管电容器内极板的制备：将步骤3）制备得到内孔壁附着聚合物纳米碳管的多孔氧化铝薄膜模板用纯银导电胶固定在ITO导电玻璃上，作为工作电极；以铂片作为对电极；以甘汞电极作为参比电极；用电化学沉积的方法在所述模板内沉积铂电极；其中，电化学沉积的工艺为：电化学沉积液中含有0.2 mmol/L的H4PtCl6、0.2 mol/L的NaH2PO4和0.2 mol/L的Na2HPO4，沉积电压为 ‑0.5 V，沉积时间为5‑8个小时；  步骤5）将步骤4制备得到的模板置于3 mol/L的NaOH溶液中，将多孔氧化铝薄膜模板溶解后得到高储能聚合物纳米管电容器阵列。