一種制造多層復(fù)合電極薄膜的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種制造多層復(fù)合電極薄膜的方法，包括：將第一導(dǎo)電離子鹽、氧化石墨烯和第一導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第一電解液；在第一電解液中電化學(xué)沉積形成導(dǎo)電聚合/石墨烯復(fù)合薄膜；將第二導(dǎo)電離子鹽和第二導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第二電解液；在第二電解液中進(jìn)行電化學(xué)聚合形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜；將氧化石墨烯分散于緩沖劑溶液中，獲得第三電解液；在第三電解液中進(jìn)行電化學(xué)還原形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物/石墨烯多層復(fù)合薄膜。本發(fā)明專利技術(shù)的實(shí)施例中的方法工藝簡(jiǎn)單，操作流程可控，時(shí)間短，成本低廉，效率高，制成的多層復(fù)合電極薄膜電容高，循環(huán)穩(wěn)定性好。

Method for manufacturing multilayer composite electrode film

The embodiment of the invention discloses a method of manufacturing a multilayer composite film electrode: the first conductive ion salt, graphene oxide and the first conductive polymer monomer is dissolved in deionized water, to obtain the first electrolyte; electrochemical deposition formed on the first conductive polymer electrolyte / graphene composite film; ion conductive salt and second second the conductive polymer monomer is dissolved in deionized water, second electrolyte; electrochemical polymerization to form conductive polymer / graphene / conductive polymer composite film in second electrolyte; graphene oxide dispersed in a buffer solution, obtained third electrolyte; electrochemical reduction to form conductive polymer / graphene / conductive polymer / graphene composite multilayer films in third the electrolyte. The embodiment of the invention has the advantages of simple process, controllable operation process, short time, low cost and high efficiency. The multilayer composite electrode film made of the invention has high capacitance and good cycle stability.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種制造多層復(fù)合電極薄膜的方法
本專利技術(shù)涉及電子材料及超級(jí)電容器
，尤其是涉及一種制造多層復(fù)合電極薄膜的方法。
技術(shù)介紹
隨著社會(huì)進(jìn)步、人民生活水平不斷提高,能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題變得日益出，開發(fā)新型能源、發(fā)展新型儲(chǔ)能設(shè)施成為我們必須解決的問(wèn)題。超級(jí)電容器作為一種能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)和安全性高的新型儲(chǔ)能裝置受到各國(guó)的重視。超級(jí)電容器又稱電化學(xué)電容器，其電極材料是最為關(guān)鍵部分，也是決定其性能的主要因素，因此開發(fā)具有優(yōu)異性能的電極材料是超級(jí)電容器研究的核心問(wèn)題。導(dǎo)電聚合物是一類重要的超級(jí)電容器電極材料，其電容主要來(lái)自于法拉第贗電容。目前應(yīng)用于超級(jí)電容器電極材料的導(dǎo)電聚合物主要有聚吡咯(polypyrrole)、聚苯胺(polyaniline)、聚噻吩(polythiophene)及其衍生物等。石墨烯由于其在電解液中有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性、電導(dǎo)率高和充放電快速等優(yōu)點(diǎn)在電化學(xué)電容器方面得到了廣泛研究。石墨烯及其復(fù)合材料應(yīng)用于超級(jí)電容器領(lǐng)域，利用其非常大的比表面積和高的導(dǎo)電率，可作為新一代超級(jí)電容器電極材料。為得到高比容、高導(dǎo)電率、穩(wěn)定性好的超級(jí)電容器電極，可制備導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合電極材料。但是，傳統(tǒng)的導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合材料通常采用化學(xué)方法，其所成薄膜會(huì)有較多雜質(zhì)殘留，致使復(fù)合材料純度不高，穩(wěn)定性不好，對(duì)超級(jí)電容器電極的電容充放電容量保持率、使用壽命等都有很大影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的之一是提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作流程可控、時(shí)間短、成本低廉、效率高、成膜穩(wěn)定性好的制造多層復(fù)合電極薄膜的方法。本專利技術(shù)公開的技術(shù)方案包括：提供了一種制造多層復(fù)合電極薄膜的方法，其特征在于，包括：將第一導(dǎo)電離子鹽、氧化石墨烯和第一導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第一電解液；將基片置于所述第一電解液中，在所述基片上電化學(xué)沉積形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜；將第二導(dǎo)電離子鹽和第二導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第二電解液；將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜的基片置于所述第二電解液中進(jìn)行電化學(xué)聚合，在所述導(dǎo)電聚合物/石烯復(fù)合薄膜上形成導(dǎo)電聚合物層，獲得導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜；將氧化石墨烯分散于緩沖劑溶液中，獲得第三電解液；將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜的基片置于所述第三電解液中進(jìn)行電化學(xué)還原，在所述導(dǎo)電聚合物/石墨/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜上形成石墨烯層，獲得導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物/石墨烯多層復(fù)合薄膜。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電離子鹽是高氯酸鹽、氯化鈉或者磷酸鹽，所述第一導(dǎo)電聚合物單體是苯胺、噻吩或者吡咯。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二導(dǎo)電離子鹽是高氯酸鹽、氯化鈉或者磷酸鹽，所述第二導(dǎo)電聚合物單體是苯胺、噻吩或者吡咯。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一電解液中，氧化石墨烯的濃度為0.1至2毫克/毫升，第一導(dǎo)電離子鹽的濃度為0.2至1摩爾/升，第一導(dǎo)電離子鹽與第一導(dǎo)電聚合物單體的摩爾比為1:0.5至1:1。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，在所述基片上電化學(xué)沉積形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜包括：使用循環(huán)伏安法在所述基片上電化學(xué)沉積形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜，其中聚合電位為-1至1.6伏特，掃描速率為0.05-0.1伏特/秒。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二電解液中，第二導(dǎo)電離子鹽和第二導(dǎo)電聚合物單體的摩爾比為1:0.5至1:1。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜的基片置所述第二電解液中進(jìn)行電化學(xué)聚合包括：使用循環(huán)伏安法或者恒電位法對(duì)置于所述第二電解液中的形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜的基片進(jìn)行電化學(xué)聚合，從而在所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜上形成導(dǎo)電聚合物層，其中，所述循環(huán)伏安法中，聚合電位為0-1.6伏特，掃描速率為0.05-0.1伏特/秒；所述的恒電位法中，聚合電位為1.2-1.4伏特，掃描速率為0.05-0.1伏特/秒。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述緩沖劑溶液為磷酸氫二鈉和/或磷酸二氫鈉的去離子水溶液。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第三電解液中，磷酸根的濃度為10至300毫摩爾/升，氧化石墨烯的濃度為0.1至2毫克/毫升。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜的基片置于所述第三電解液中進(jìn)行電化學(xué)還原包括：使用循環(huán)伏安法或者恒電位法對(duì)于所述第三電解液中的形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜的基片進(jìn)行電化學(xué)還原，從而在所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜上形成石墨烯層，其中，所述循環(huán)伏安法中，聚合電位為-1.5至0伏特，掃描速率為0.05-0.1伏特/秒。所述的恒電位法中，聚合電位為-1.2至-0.7伏特，掃描速率為0.05-0.1伏特/秒。本專利技術(shù)的實(shí)施例中的方法工藝簡(jiǎn)單，操作流程可控，時(shí)間短，成本低廉，效率高，綠色環(huán)保，所制的多層復(fù)合電極薄膜具有電容高，循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，適宜用作超級(jí)電容器電極材料。具體實(shí)施方式一種制造多層復(fù)合電極薄膜的方法，其特征在于，包括：將第一導(dǎo)電離子鹽、氧化石墨烯和第一導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第一電解液；將基片置于所述第一電解液中，在所述基片上電化學(xué)沉積形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜；將第二導(dǎo)電離子鹽和第二導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第二電解液；將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜的基片置于所述第二電解液中進(jìn)行電化學(xué)聚合，在所述導(dǎo)電聚合物/石烯復(fù)合薄膜上形成導(dǎo)電聚合物層，獲得導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜；將氧化石墨烯分散于緩沖劑溶液中，獲得第三電解液；將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜的基片置于所述第三電解液中進(jìn)行電化學(xué)還原，在所述導(dǎo)電聚合物/石墨/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜上形成石墨烯層，獲得導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物/石墨烯多層復(fù)合薄膜。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電離子鹽是高氯酸鹽、氯化鈉或者磷酸鹽，所述第一導(dǎo)電聚合物單體是苯胺、噻吩或者吡咯。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二導(dǎo)電離子鹽是高氯酸鹽、氯化鈉或者磷酸鹽，所述第二導(dǎo)電聚合物單體是苯胺、噻吩或者吡咯。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一電解液中，氧化石墨烯的濃度為0.1至2毫克/毫升，第一導(dǎo)電離子鹽的濃度為0.2至1摩爾/升，第一導(dǎo)電離子鹽與第一導(dǎo)電聚合物單體的摩爾比為1:0.5至1:1。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，在所述基片上電化學(xué)沉積形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜包括：使用循環(huán)伏安法在所述基片上電化學(xué)沉積形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜，其中聚合電位為-1至1.6伏特，掃描速率為0.05-0.1伏特/秒。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二電解液中，第二導(dǎo)電離子鹽和第二導(dǎo)電聚合物單體的摩爾比為1:0.5至1:1。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜的基片置所述第二電解液中進(jìn)行電化學(xué)聚合包括：使用循環(huán)伏安法或者恒電位法對(duì)置于所述第二電解液中的形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜的基片進(jìn)行電化學(xué)聚合，從而在所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜上形成導(dǎo)電聚合物層，其中，所述循環(huán)伏安法中，聚合電位為0-1.6伏特，掃描速率為0.05-0.1伏特/秒；所述的恒電位法中，聚合電位為1.2-1.4伏特，掃描速率為0.05-0.1伏特/秒。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述緩沖劑本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制造多層復(fù)合電極薄膜的方法，其特征在于，包括：將第一導(dǎo)電離子鹽、氧化石墨烯和第一導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第一電解液；將基片置于所述第一電解液中，在所述基片上電化學(xué)沉積形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜；將第二導(dǎo)電離子鹽和第二導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第二電解液；將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜的基片置于所述第二電解液中進(jìn)行電化學(xué)聚合，在所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜上形成導(dǎo)電聚合物層，獲得導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜；將氧化石墨烯分散于緩沖劑溶液中，獲得第三電解液；將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜的基片置于所述第三電解液中進(jìn)行電化學(xué)還原，在所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜上形成石墨烯層，獲得導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物/石墨烯多層復(fù)合薄膜。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種制造多層復(fù)合電極薄膜的方法，其特征在于，包括：將第一導(dǎo)電離子鹽、氧化石墨烯和第一導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第一電解液；將基片置于所述第一電解液中，在所述基片上電化學(xué)沉積形成導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜；將第二導(dǎo)電離子鹽和第二導(dǎo)電聚合物單體溶于去離子水中，獲得第二電解液；將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜的基片置于所述第二電解液中進(jìn)行電化學(xué)聚合，在所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯復(fù)合薄膜上形成導(dǎo)電聚合物層，獲得導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜；將氧化石墨烯分散于緩沖劑溶液中，獲得第三電解液；將形成了所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜的基片置于所述第三電解液中進(jìn)行電化學(xué)還原，在所述導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物復(fù)合薄膜上形成石墨烯層，獲得導(dǎo)電聚合物/石墨烯/導(dǎo)電聚合物/石墨烯多層復(fù)合薄膜。2...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李春花，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：青島祥智電子技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東,37