一种高导电柔性rGO@碳布、其制备方法及应用

本发明属于功能性碳纤维制备，具体涉及一种高导电柔性rgo@碳布、其制备方法及应用。

背景技术：

1、随着柔性电子技术的发展进步，柔性材料在柔性显示、植入式医疗、便携式和可穿戴等领域产生大量需求，一些应用于复杂形貌下的功能化材料同样要求材料具有柔性可加工性的特性。此外，碳材料具备生物相容性好、物理强度高、导电性好、环境友好和成本低廉等优点。柔性碳基材料具有可弯曲、折叠、柔性和形状变形等多种新颖特征，可应用于超级电容器电磁、电磁防护功能应用等领域。

2、柔性碳基材料主要包括石墨烯、碳纳米管、碳纤维聚合物或织物碳等几种碳材料。其中石墨烯、碳纳米管或碳纤维聚合物制备的柔性碳材料需要引入粘结剂，且碳布成型方式复杂，同时原材料制造成本较高。相比而言，生物质材料因其可再生、廉价、易获取以及具有丰富可调的天然离子传输通道和杂原子等特点，且具有三维大孔支架结构和柔性，为开发廉价、高效的柔性材料提供了极大的可能性。但单一的生物质材料的导电性较低，还需进一步提高其导电性，以应用于超级电容器电磁、电磁防护功能应用等领域。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高导电柔性rgo@碳布、其制备方法及应用。所述高导电柔性rgo@碳布以生物质天然纤维为原料制备柔性碳布，并负载还原氧化石墨烯，从而使得碳布上具有高导电的石墨烯网络，在保证柔性的同时提高其导电性。

2、为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种高导电柔性rgo@碳布(rgo为还原氧化石墨烯的简称)，包括碳布和负载在所述碳布上的还原氧化石墨烯；

4、所述碳布由编织的生物质碳纤维组成，所述生物质碳纤维具有中空结构。

5、优选地，所述生物质碳纤维包括树棉碳纤维和棉花碳纤维。

6、优选地，所述树棉碳纤维和棉花碳纤维的质量比为(1～7):(9～3)。

7、优选地，所述碳布和还原氧化石墨烯的质量比为1g:(1～8)mg。

8、第二方面，本发明提供一种高导电柔性rgo@碳布的制备方法，包括以下步骤：

9、(1)提供碳布；

10、(2)将所述碳布进行刻蚀处理后与氧化石墨烯分散液混合并超声，得到负载氧化石墨烯的碳布；

11、(3)将所述负载氧化石墨烯的碳布与还原剂/氧化石墨烯分散液混合后进行升温处理，得到所述高导电柔性rgo@碳布。

12、优选地，所述碳布由生物质纤维编织后经碳化处理后得到。

13、优选地，所述碳化处理具体为：以低于2℃/min的速率升温至600～1200℃后保温1～6h。

14、优选地，所述生物质纤维包括质量比为(1～7):(9～3)的树棉纤维和棉花纤维。

15、优选地，所述氧化石墨烯分散液的溶剂为水，浓度为2～10mg/ml。

16、优选地，步骤(2)中，所述碳布和氧化石墨烯分散液的比例为1g:(5～50)ml。

17、优选地，所述还原剂/氧化石墨烯分散液由还原剂和氧化石墨烯分散液混合后得到。

18、优选地，所述还原剂选自l-抗坏血酸、苯肼、水合肼或氢碘酸中的任意一种或多种。

19、优选地，所述还原剂和氧化石墨烯分散液的比例为(10～100)mg:1ml。

20、优选地，步骤(3)中，所述碳布与还原剂/氧化石墨烯分散液的比例为1g:(5～20)ml。

21、优选地，所述升温处理的温度为60～100℃，时间为1～10h。

22、第三方面，本发明提供一种电磁屏蔽材料，包括上述技术方案中涉及的高导电柔性rgo@碳布。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、本发明提供了一种高导电柔性rgo@碳布，其以成本低、具有中空结构的生物质纤维为原料首先制备得到碳布，其中，生物质碳纤维的中空结构一方面可以保证碳布材料的轻质特性，另一方面也可以方便在生物质碳纤维中引入氧化石墨烯材料，对氧化石墨烯进行还原后，在碳布表面及其内部形成高导电的石墨烯网络，可以保证碳布具备柔性的同时实现导电性的提升。所述高导电柔性rgo@碳布可在电磁屏蔽、电极材料等应用领域表现出优异特性，经研究，其柔性优异，弯折后不会出现断裂，且电磁屏蔽效能可达到22db，具有优异的电磁屏蔽效果。

技术特征：

1.一种高导电柔性rgo@碳布，其特征在于，包括碳布和负载在所述碳布上的还原氧化石墨烯；

2.根据权利要求1所述的高导电柔性rgo@碳布，其特征在于，所述生物质碳纤维包括树棉碳纤维和棉花碳纤维；

3.根据权利要求1所述的高导电柔性rgo@碳布，其特征在于，所述碳布和还原氧化石墨烯的质量比为1g:(1～8)mg。

4.一种高导电柔性rgo@碳布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳布由生物质纤维编织后经碳化处理后得到。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理具体为：以低于2℃/min的速率升温至600～1200℃后保温1～6h；

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液的溶剂为水，浓度为2～10mg/ml；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂/氧化石墨烯分散液由还原剂和氧化石墨烯分散液混合后得到；

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述升温处理的温度为60～100℃，时间为1～10h。

10.一种电磁屏蔽材料，其特征在于，包括权利要求1～3中任一项所述的高导电柔性rgo@碳布或根据权利要求4～9中任一项所述的制备方法制备得到的高导电柔性rgo@碳布。

技术总结
本发明提供了一种高导电柔性rGO@碳布、其制备方法及应用。所述高导电柔性rGO@碳布包括碳布和负载在所述碳布上的还原氧化石墨烯，所述碳布由编织的生物质碳纤维组成，所述生物质碳纤维具有中空结构。所述rGO@碳布以生物质天然纤维为原料制备柔性碳布，并负载还原氧化石墨烯，从而使得碳布上具有高导电的石墨烯网络，在保证柔性的同时提高其导电性。经研究，所述rGO@碳布具有优异的柔性性能，弯折后不会出现断裂，且具有优异的电磁屏蔽效果，电磁屏蔽效能可达到22dB。

技术研发人员：邓鹏飏,兰晓琳,郑春柏,张依帆,柳美华,魏巍,高健
受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13