一种掺杂二氧化锰的非金属电极的制备方法 |
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| 申请号 | CN201710146823.9 | 申请日 | 2017-03-13 | 公开(公告)号 | CN106952690A | 公开(公告)日 | 2017-07-14 |
| 申请人 | 哈尔滨工程大学; | 发明人 | 赵刚; 王志杰; 王好军; 韦成业; 吴昱达; 张光丽; 刘爽; 刘旭雄; 喻淑琴; 杨俊杰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种非金属 电极 的制备工艺方法，具体涉及一种掺杂二 氧 化锰的非金属电极的制备工艺方法。本发明将一定量的浓度为2％的 醋酸 、浓度为3％的乳酸以及壳聚糖放入烧杯中，置于磁 力 搅拌器的 水 浴烧杯中加热搅拌，充分溶解后量取一定量分散好的MWNCT水分散液倒入烧杯中，继续加热搅拌至充分混合，将此混合溶液置于 超 声波 细胞分散仪中进行分散，使得二氧化锰与多壁 碳 纳米管 进行充分的混合震荡 吸附 ，然后均匀流延到玻璃模具中，放在 超声波 清洗机中震荡 脱泡 ，再通过干燥箱干燥处理得到非金属电极。本发明的多壁 碳纳米管 具有独特的结构和表面性质，如机械强度高、 比表面积 大、中空层状结构、优越的化学和热学 稳定性 等。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种掺杂二氧化锰的非金属电极的制备方法，包括如下步骤； |
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| 说明书全文 | 一种掺杂二氧化锰的非金属电极的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及一种非金属电极的制备工艺方法，具体涉及一种掺杂二氧化锰的非金属电极的制备工艺方法。 背景技术[0002] 碳纳米管具有优异的电学、力学、热学和化学特性，在很多方面有着潜在的应用前景。随着碳纳米管管壁中石墨环排列的螺旋性和管径变化，碳纳米管会呈现金属性或半导体性。金属性碳纳米管，尤其是多壁碳纳米管，具有很高的电流承载能力、良好的导电、传热等性能，就目前而言，多壁碳纳米管的应用主要是与一些复合材料的合成以及制备，绝大多数属于医学、材料化学领域，还有一些用做吸附剂、传感器等，其中不乏有放射性和毒素等，一直都是学术界和工业界的热点。然而，在机械行业，一些柔性系统无法应用上述方法制备的电极，上述方法制备的电极绝大多数都是刚性的电极，无法参与到一些特定的柔性系统中。 [0003] 本发明通过超声震荡工艺使二氧化锰颗粒吸附在多壁碳纳米管上，由于二氧化锰本身是优良的储能材料，有利于电子在电极膜中的储存，能提高电极膜的比电容，提高电极膜容纳电子的能力，为电驱动器提供较高的电场，提高电致动膜中离子的迁移速率以及迁移量，这也有利于电子和电致动膜中的离子交换，提高电驱动器的应变和相应速率，随着电致动膜中离子迁移量的再粘结面对的积累量的增加，电驱动器的输出力也随之增加，进而提高电驱动器的输出力密度。 [0004] 本发明的制备方法得到的电极膜具有很高的韧性及强度，制作方法及操作过程简单，实验成本低廉，制备全过程绿色环保、无毒、无污染，对实验人员没有伤害。在仿生学、柔性机械等领域可以代替传统的复杂的机械结构，轻巧、灵便的特点使其可以简化机械系统，避免复杂的安装过程，具有十分重要的应用价值。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种掺杂二氧化锰的非金属电极膜的制备方法。 [0006] 上述的目的可以通过以下技术方案实现： [0007] 包括如下步骤； [0008] 将一定量的浓度为2％的醋酸、浓度为3％的乳酸以及壳聚糖放入烧杯中，置于磁力搅拌器的水浴烧杯中加热搅拌，充分溶解后量取一定量分散好的MWNCT水分散液倒入烧杯中，继续加热搅拌至充分混合，将此混合溶液置于超声波细胞分散仪中进行分散，使得二氧化锰与多壁碳纳米管进行充分的混合震荡吸附，然后均匀流延到玻璃模具中，放在超声波清洗机中震荡脱泡，再通过干燥箱干燥处理得到非金属电极： [0009] (1)多壁碳纳米管的二次分散：将多壁碳纳米管水分散液置于隔音箱升降台中间，选择Φ12型号的变幅杆，调节控制升降台升降的按钮，使变幅杆末端深入液面12mm-20mm,开启电源，设置工作时间为5min，超声时间为2s，间隔时间为1s，保护温度为60℃，关闭隔音箱，开启On按钮开始分散；共重复3-5次，每次分散中间将MNCT散热10min,得到均匀的多壁碳纳米管二次分散液； [0010] (2)壳聚糖溶液的制备：取5ml浓度为2％的醋酸、5ml浓度为3％的乳酸以及0.1g壳聚糖放在烧杯中，水浴加热搅拌，加热温度为50-70℃，直至充分溶解； [0011] (3)量取20ml质量分数为10％的多壁碳纳米管水分散液置于200ml的烧杯中，加入80ml蒸馏水将其质量分数稀释成2％。称取0.2g二氧化锰倒入上述烧杯中并将其置于超声波细胞分散仪中，与步骤(1)相同进行分散，制备出二氧化锰/多壁碳纳米管比例为0.1的混合溶液； [0012] (4)取10ml步骤(3)获得的溶液加入步骤(2)获得的壳聚糖溶液中，水浴加热搅拌，温度为50-70℃，充分混合后均匀流延到玻璃模具中，放入超声波清洗机中震荡脱泡，然后放入干燥箱中干燥4-6h，其中干燥温度为80℃，真空度为零。 [0013] 通过以上实验方案可以看出，本发明主要拥有以下优点： [0014] 1.本发明中的壳聚糖(chitosan)在自然界广泛存在，在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物。壳聚糖分子中带有游离的氨基，在酸性溶液中易成盐，呈阳离子性质。壳聚糖随其分子中含氨基数量的增多，其氨基特性越显著，具有许多生物学特性及加工特性。这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，成为了医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的宠儿，是目前各大领域的研究热点之一。 [0015] 2.本发明的多壁碳纳米管具有独特的结构和表面性质,如机械强度高、比表面积大、中空层状结构、优越的化学和热学稳定性等。而且多壁碳纳米管不仅在微电子元器件、场发射材料、催化等领域应用潜能广阔,而且在纳米科学与技术领域也是很有前途的吸附材料。 [0016] 3.本发明的二氧化锰在自然界广泛存在，是优良的储能材料。作为一种半导体，具有较大的比表面积以及较高的电化学性能。其制备原料广泛，价格低廉，对环境污染小等特点，受到各行各业的青睐。 [0017] 4.本发明是一种掺杂多壁碳纳米管和二氧化锰的非金属电极的制备工艺方法，实验稳定性好，反应过程缓慢、温和，不发生排斥、剧烈的化学反应。 [0018] 5.本发明具体涉及壳聚糖溶液的制备、多壁碳纳米管和二氧化锰溶液的二次分散，制备全过程绿色环保、无毒、无污染，对实验人员无危害。 [0019] 6.配方易于控制，制备的操作比较简单，实验用料易于获得，价格低廉，具有较好的经济效益。获得的电极膜性能优异，应用领域更为广泛。 具体实施方式[0020] 实施例1： [0021] 一种掺杂二氧化锰的非金属电极的制备方法，该方法包括如下步骤： [0022] 将一定量的浓度为2％的醋酸、浓度为3％的乳酸以及壳聚糖放入烧杯中，置于磁力搅拌器的水浴烧杯中加热搅拌，充分溶解后量取一定量分散好的MNCT水分散液倒入烧杯中，继续加热搅拌至充分混合，将此混合溶液置于超声波细胞分散仪中进行分散，使得二氧化锰与多壁碳纳米管进行充分的混合震荡吸附，然后均匀流延到玻璃模具中，放在超声波清洗机中震荡脱泡，再通过干燥箱干燥处理得到性能较优的电极膜。 [0023] (1)多壁碳纳米管的二次分散：将多壁碳纳米管水分散液置于隔音箱升降台中间，选择Φ12型号的变幅杆，调节控制升降台升降的按钮，使变幅杆末端深入液面约20mm,开启电源，设置工作时间为5min，超声时间为2s，间隔时间为1s，保护温度为60℃，关闭隔音箱，开启On按钮开始分散；共重复5，每次分散中间将MNCT散热10min,得到均匀的多壁碳纳米管二次分散液。 [0024] (2)壳聚糖溶液的制备：取5ml浓度为2％的醋酸、5ml浓度为3％的乳酸以及0.1g壳聚糖放在烧杯中，水浴加热搅拌，加热温度为60℃，直至充分溶解。 [0025] (3)量取20ml质量分数为10％的多壁碳纳米管水分散液置于200ml的烧杯中，加入80ml蒸馏水将其质量分数稀释成2％。称取0.2g二氧化锰倒入上述烧杯中并将其置于超声波细胞分散仪中，类似步骤(1)进行分散，制备出二氧化锰/多壁碳纳米管比例为0.1的混合溶液。 [0026] (4)取10ml步骤(3)获得的溶液加入步骤(2)获得的壳聚糖溶液中，水浴加热搅拌，温度为60℃，充分混合后均匀流延到玻璃模具中，放入超声波清洗机中震荡脱泡，然后放入干燥箱中干燥5h，其中干燥温度为80℃，真空度为零。 |
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