本發(fā)明涉及一種非金屬電極的制備工藝方法，具體涉及一種摻雜二氧化錳的非金屬電極的制備工藝方法。

背景技術(shù)：

碳納米管具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)特性，在很多方面有著潛在的應(yīng)用前景。隨著碳納米管管壁中石墨環(huán)排列的螺旋性和管徑變化，碳納米管會呈現(xiàn)金屬性或半導(dǎo)體性。金屬性碳納米管，尤其是多壁碳納米管，具有很高的電流承載能力、良好的導(dǎo)電、傳熱等性能，就目前而言，多壁碳納米管的應(yīng)用主要是與一些復(fù)合材料的合成以及制備，絕大多數(shù)屬于醫(yī)學(xué)、材料化學(xué)領(lǐng)域，還有一些用做吸附劑、傳感器等，其中不乏有放射性和毒素等，一直都是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的熱點(diǎn)。然而，在機(jī)械行業(yè)，一些柔性系統(tǒng)無法應(yīng)用上述方法制備的電極，上述方法制備的電極絕大多數(shù)都是剛性的電極，無法參與到一些特定的柔性系統(tǒng)中。

本發(fā)明通過超聲震蕩工藝使二氧化錳顆粒吸附在多壁碳納米管上，由于二氧化錳本身是優(yōu)良的儲能材料，有利于電子在電極膜中的儲存，能提高電極膜的比電容，提高電極膜容納電子的能力，為電驅(qū)動(dòng)器提供較高的電場，提高電致動(dòng)膜中離子的遷移速率以及遷移量，這也有利于電子和電致動(dòng)膜中的離子交換，提高電驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)變和相應(yīng)速率，隨著電致動(dòng)膜中離子遷移量的再粘結(jié)面對的積累量的增加，電驅(qū)動(dòng)器的輸出力也隨之增加，進(jìn)而提高電驅(qū)動(dòng)器的輸出力密度。

本發(fā)明的制備方法得到的電極膜具有很高的韌性及強(qiáng)度，制作方法及操作過程簡單，實(shí)驗(yàn)成本低廉，制備全過程綠色環(huán)保、無毒、無污染，對實(shí)驗(yàn)人員沒有傷害。在仿生學(xué)、柔性機(jī)械等領(lǐng)域可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，輕巧、靈便的特點(diǎn)使其可以簡化機(jī)械系統(tǒng)，避免復(fù)雜的安裝過程，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種摻雜二氧化錳的非金屬電極膜的制備方法。

上述的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

包括如下步驟；

將一定量的濃度為2％的醋酸、濃度為3％的乳酸以及殼聚糖放入燒杯中，置于磁力攪拌器的水浴燒杯中加熱攪拌，充分溶解后量取一定量分散好的mwnct水分散液倒入燒杯中，繼續(xù)加熱攪拌至充分混合，將此混合溶液置于超聲波細(xì)胞分散儀中進(jìn)行分散，使得二氧化錳與多壁碳納米管進(jìn)行充分的混合震蕩吸附，然后均勻流延到玻璃模具中，放在超聲波清洗機(jī)中震蕩脫泡，再通過干燥箱干燥處理得到非金屬電極：

(1)多壁碳納米管的二次分散：將多壁碳納米管水分散液置于隔音箱升降臺中間，選擇φ12型號的變幅桿，調(diào)節(jié)控制升降臺升降的按鈕，使變幅桿末端深入液面12mm-20mm,開啟電源，設(shè)置工作時(shí)間為5min，超聲時(shí)間為2s，間隔時(shí)間為1s，保護(hù)溫度為60℃，關(guān)閉隔音箱，開啟on按鈕開始分散；共重復(fù)3-5次，每次分散中間將mnct散熱10min,得到均勻的多壁碳納米管二次分散液；

(2)殼聚糖溶液的制備：取5ml濃度為2％的醋酸、5ml濃度為3％的乳酸以及0.1g殼聚糖放在燒杯中，水浴加熱攪拌，加熱溫度為50-70℃，直至充分溶解；

(3)量取20ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的多壁碳納米管水分散液置于200ml的燒杯中，加入80ml蒸餾水將其質(zhì)量分?jǐn)?shù)稀釋成2％。稱取0.2g二氧化錳倒入上述燒杯中并將其置于超聲波細(xì)胞分散儀中，與步驟(1)相同進(jìn)行分散，制備出二氧化錳/多壁碳納米管比例為0.1的混合溶液；

(4)取10ml步驟(3)獲得的溶液加入步驟(2)獲得的殼聚糖溶液中，水浴加熱攪拌，溫度為50-70℃，充分混合后均勻流延到玻璃模具中，放入超聲波清洗機(jī)中震蕩脫泡，然后放入干燥箱中干燥4-6h，其中干燥溫度為80℃，真空度為零。

通過以上實(shí)驗(yàn)方案可以看出，本發(fā)明主要擁有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明中的殼聚糖(chitosan)在自然界廣泛存在，在特定的條件下，殼聚糖能發(fā)生水解、烷基化、?；Ⅳ燃谆?、磺化、硝化、鹵化、氧化、還原、縮合和絡(luò)合等化學(xué)反應(yīng)，可生成各種具有不同性能的殼聚糖衍生物。殼聚糖分子中帶有游離的氨基，在酸性溶液中易成鹽，呈陽離子性質(zhì)。殼聚糖隨其分子中含氨基數(shù)量的增多，其氨基特性越顯著，具有許多生物學(xué)特性及加工特性。這種天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注，成為了醫(yī)藥、食品、化工、化妝品、水處理、金屬提取及回收、生化和生物醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域的寵兒，是目前各大領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

2.本發(fā)明的多壁碳納米管具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì),如機(jī)械強(qiáng)度高、比表面積大、中空層狀結(jié)構(gòu)、優(yōu)越的化學(xué)和熱學(xué)穩(wěn)定性等。而且多壁碳納米管不僅在微電子元器件、場發(fā)射材料、催化等領(lǐng)域應(yīng)用潛能廣闊,而且在納米科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域也是很有前途的吸附材料。

3.本發(fā)明的二氧化錳在自然界廣泛存在，是優(yōu)良的儲能材料。作為一種半導(dǎo)體，具有較大的比表面積以及較高的電化學(xué)性能。其制備原料廣泛，價(jià)格低廉，對環(huán)境污染小等特點(diǎn)，受到各行各業(yè)的青睞。

4.本發(fā)明是一種摻雜多壁碳納米管和二氧化錳的非金屬電極的制備工藝方法，實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性好，反應(yīng)過程緩慢、溫和，不發(fā)生排斥、劇烈的化學(xué)反應(yīng)。

5.本發(fā)明具體涉及殼聚糖溶液的制備、多壁碳納米管和二氧化錳溶液的二次分散，制備全過程綠色環(huán)保、無毒、無污染，對實(shí)驗(yàn)人員無危害。

6.配方易于控制，制備的操作比較簡單，實(shí)驗(yàn)用料易于獲得，價(jià)格低廉，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。獲得的電極膜性能優(yōu)異，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

一種摻雜二氧化錳的非金屬電極的制備方法，該方法包括如下步驟：

將一定量的濃度為2％的醋酸、濃度為3％的乳酸以及殼聚糖放入燒杯中，置于磁力攪拌器的水浴燒杯中加熱攪拌，充分溶解后量取一定量分散好的mnct水分散液倒入燒杯中，繼續(xù)加熱攪拌至充分混合，將此混合溶液置于超聲波細(xì)胞分散儀中進(jìn)行分散，使得二氧化錳與多壁碳納米管進(jìn)行充分的混合震蕩吸附，然后均勻流延到玻璃模具中，放在超聲波清洗機(jī)中震蕩脫泡，再通過干燥箱干燥處理得到性能較優(yōu)的電極膜。

(1)多壁碳納米管的二次分散：將多壁碳納米管水分散液置于隔音箱升降臺中間，選擇φ12型號的變幅桿，調(diào)節(jié)控制升降臺升降的按鈕，使變幅桿末端深入液面約20mm,開啟電源，設(shè)置工作時(shí)間為5min，超聲時(shí)間為2s，間隔時(shí)間為1s，保護(hù)溫度為60℃，關(guān)閉隔音箱，開啟on按鈕開始分散；共重復(fù)5，每次分散中間將mnct散熱10min,得到均勻的多壁碳納米管二次分散液。

(2)殼聚糖溶液的制備：取5ml濃度為2％的醋酸、5ml濃度為3％的乳酸以及0.1g殼聚糖放在燒杯中，水浴加熱攪拌，加熱溫度為60℃，直至充分溶解。

(3)量取20ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的多壁碳納米管水分散液置于200ml的燒杯中，加入80ml蒸餾水將其質(zhì)量分?jǐn)?shù)稀釋成2％。稱取0.2g二氧化錳倒入上述燒杯中并將其置于超聲波細(xì)胞分散儀中，類似步驟(1)進(jìn)行分散，制備出二氧化錳/多壁碳納米管比例為0.1的混合溶液。

(4)取10ml步驟(3)獲得的溶液加入步驟(2)獲得的殼聚糖溶液中，水浴加熱攪拌，溫度為60℃，充分混合后均勻流延到玻璃模具中，放入超聲波清洗機(jī)中震蕩脫泡，然后放入干燥箱中干燥5h，其中干燥溫度為80℃，真空度為零。