提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112376121A(43)申请公布日2021.02.19(21)申请号202011165469.2(22)申请日2020.10.27(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市黄岛区前湾港路579号(72)发明人刘蕾杨嘉张如良于青(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人张晓鹏(51)Int.Cl.D01D5/06(2006.01)D01F9/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法与应用，制备方法，包括如下步骤：采用注射泵将配制的非液晶氧化石墨烯溶液注射到凝固浴中进行纺丝，注射针头位于凝固浴的上方，且与凝固浴之间留有设定间隙。将注射喷头置于凝固浴的上方，向凝固浴中喷射非液晶氧化石墨烯溶液进行纺丝，可以实现石墨烯纤维的拉伸，得到较好的剪切取向，并且间隙拉伸使得发生挤出溶胀的初始纤维在凝固浴中收缩而出现大量的褶皱结构，使制备得到的石墨烯纤维表面具有丰富的褶皱结构，可提供较大的可利用比表面积，有利于电荷的储存和传输，因此有利于纤维电容的提高。CN112376121ACN112376121A权利要求书1/1页1.一种提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：采用注射泵将配制的非液晶氧化石墨烯溶液注射到凝固浴中进行纺丝，注射针头位于凝固浴的上方，且与凝固浴之间留有设定间隙。2.根据权利要求1所述的提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法，其特征在于：注射针头与凝固浴之间的距离为5-15mm。3.根据权利要求1所述的提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法，其特征在于：非液晶氧化石墨烯溶液由氧化石墨细溶液调节pH值后而得。4.根据权利要求1所述的提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法，其特征在于：氧化石墨烯的浓度为18-24mg/mL。5.根据权利要求1所述的提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法，其特征在于：采用氢氧化钠溶液调节氧化石墨烯溶液的pH值。6.根据权利要求1所述的提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法，其特征在于：氢氧化钠溶液的浓度为9-10mol/L；或，调节pH值后的氧化石墨烯的pH值为9-11。7.根据权利要求1所述的提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法，其特征在于：纺丝液的挤出速度为200-250μL/min。8.权利要求1-7任一所述制备方法制备得到的石墨烯纤维。9.权利要求8所述石墨烯纤维在制备超级电容器、柔性电极或可穿戴电子设备中的应用。10.一种可穿戴电子设备，其特征在于：其超级电容器由权利要求8所述石墨烯纤维制备而成。2CN112376121A说明书1/5页提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维的制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于石墨烯纤维的制备技术领域，具体涉及一种提高石墨烯薄片剪切取向的褶皱石墨烯纤维及其制备方法与应用。背景技术[0002]公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。[0003]随着便携式电子设备的发展，人们开始关注制造具有良好的耐磨性和体积小的柔性、电容高的储能设备，其中，纤维状的超级电容器作为一维材料，由于其独特的线状结构，可以被编织成各种形状的纺织品，可以适用于各种位置，且由于具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等优势被认为是一种很有前途的储能系统(T.Xuetal.,Carbon152(2019)134-143)。比如，Thomas等人以铜丝为基底制备了二氧化锰@氧化铜@金铂纤维状超级电容器，在氢氧化钾为电解液的三电极下，电容为1376Fg-1(Adv.Mater.,2014,26,4279–4285)。相比金属材料的纤维电容器，碳材料制备纤维超级电容器具有质量轻、比表面大的特点，Wang等人制备了碳纳米管纤维，并在上面覆盖上一层聚苯胺以提高其电容，在固态电解质中电容为38mFcm-2(Adv.Mater.,2013,25,1494–1498)。Xiao等人采用碳纤维作为电极，并生长上二氧化锰来增加电容，在固态电解质中测试电容为2.5Fcm-2(ACSNano,2012,6,9200–9206.)。[0004]尽管采用金属材料和碳纳米管制备超级电容器取得了成功，但是由于金属材料的重量和碳纳米管的高价格限制了它们在柔性和可穿戴电极的大规模应用(Adv.Mater.2020,32,1901979)。石墨烯作