一种增强固液界面交互的石墨毡及其制备方法

摘要

本发明公开了一种增强固液界面交互的石墨毡及其制备方法，包括将石墨毡进行清洗干燥后，浸渍于石墨毡改性溶液中并进行微波处理；清洗干燥后置于气氛炉中热处理；将羟基化后的石墨毡浸渍于催化剂分散液中，并曝气加热反应；反应结束后的进行干燥，得到预处理的石墨毡；将左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂充分混合得到石墨毡界面增强溶液；将预处理的石墨毡浸渍于石墨毡界面增强溶液中搅拌，反应结束后干燥得到一种增强固液界面交互的石墨毡；本发明能够提高在电化学反应过程中石墨毡对电解液中水合钒离子的捕获能力，(56)对比文件余金礼 等“.电聚合制备聚苯胺@石墨毡复合电极及其在电芬顿过程中的高效电催化性能（英文）”《.催化学报》.2016,37(第12期),第2079-2085页.杜涛 等“.全钒液流电池用石墨毡研究进展”《.电源技术》.2013,第37卷(第05期),第888-890页.

权利要求

1.一种增强固液界面交互的石墨毡的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、将石墨毡进行清洗干燥后，浸渍于石墨毡改性溶液中并进行微波处理；

所述石墨毡改性溶液采用高锰酸钾、硫酸、去离子水按照质量比1：（1 3）：（5 10）混合~ ~溶解获得；

S2、将S1中微波处理后的石墨毡清洗干燥后，置于气氛炉中热处理，对石墨毡表面进行羟基化；气氛炉中热处理温度为300 500℃，处理时间为3 8h，气体为空气、二氧化碳、氧气~ ~中的一种；

S3、将S2中羟基化后的石墨毡浸渍于催化剂分散液中，并置于反应器内曝气加热反应；

反应结束后的进行干燥，得到预处理的石墨毡；

曝气加热反应具体操作为：曝气的气体为氧气或空气中的一种，曝气方式为在溶液底部以0.1 2L/min流量通入气体，反应时间为2 6h；所述S3的干燥的具体方式为：采用真空干~ ~燥，干燥温度为60 80℃，干燥时间为4 6h；

~ ~

所述催化剂分散液采用催化剂、乙醇按照质量比1:（100 1000）超声分散均匀获得，所~述催化剂为铜、银、铂中的一种；

S4、将左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂充分混合得到石墨毡界面增强溶液；其中左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂的摩尔质量比为1：（1~

5）:（0.5 10）:（0.01 0.05）:（50 1000）；

~ ~ ~

所述左旋肉碱类物质为左旋肉碱、戊酰左旋肉碱、左旋肉碱癸酰酯中的一种；所述苯胺类物质为2,2'‑联苯胺二磺酸、联苯胺、联邻甲苯胺中的一种；所述缩合剂为苯并三氮唑‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯或O‑(7‑氮杂苯并三唑‑1‑基)‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯；所述添加剂为1‑羟基苯并三唑、N‑羟基‑7‑偶氮苯并三氮唑或三乙胺中的一种，溶剂为二甲基亚砜或N,N‑二甲基甲酰胺中的一种；

S5、将S3中预处理的石墨毡浸渍于石墨毡界面增强溶液中搅拌，反应结束后干燥得到一种增强固液界面交互的石墨毡。

2.如权利要求1所述的一种增强固液界面交互的石墨毡的制备方法，其特征在于：所述S4的具体操作如下：将左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂充分混合，在搅拌和加热的条件下回流反应，得到石墨毡界面增强溶液；所述搅拌速率为250 350rpm，加热~温度50 100℃，反应时间为10 50h。

~ ~

3.如权利要求1所述的一种增强固液界面交互的石墨毡的制备方法，其特征在于：所述S5中搅拌速度为400 600rpm，反应时间为1 8h，干燥温度为50 70℃，干燥时间为6 10h。

~ ~ ~ ~

4.如权利要求1所述的一种增强固液界面交互的石墨毡的制备方法，其特征在于：所述S1和S2中的清洗干燥方式如下：采用去离子水进行清洗后进行鼓风干燥，所述鼓风干燥的温度为50 70℃，干燥时间为6 10h。

~ ~

5.如权利要求1所述的一种增强固液界面交互的石墨毡的制备方法，其特征在于：所述S1中微波处理功率为2.45GHz，处理时间为10 30min。

~

6.一种增强固液界面交互的石墨毡，其特征在于：所述石墨毡采用如权利要求1 5任一~项所述的一种增强固液界面交互的石墨毡的制备方法制备获得。

说明书

一种增强固液界面交互的石墨毡及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及全钒液流电池石墨毡电极技术领域，特别涉及一种增强固液界面交互的石墨毡及其制备方法。

背景技术

[0002] 全钒液流电池（钒电池）通过正负极电解液中不同价态钒离子的氧化还原反应，实现电能与化学能的转化。钒离子在电解液中主要是以水合离子的形式存在，具体而言V2+ 3+ 2+ +
(Ⅱ)、V(Ⅲ)、V(Ⅳ)、V(V)分别以[V(H2O)6] 、[V(H2O)6] 、[VO(H2O)5] 、[VO2(H2O)4]的形式存在。电池充放电过程中，钒离子进入电极反应界面，在电解液‑电极界面完成转化，电极上的自由电子与经过转化的钒离子交换，实现钒离子的氧化/还原，随后反应产物在电极界面完成脱附、复合、分解歧化，最后迁移到电解液中。

[0003] 石墨毡是目前商业化液流电池的首选电极材料，具有较好孔隙率及较低的内阻，纤维通道彼此连通，不会产生较高的液体压降阻碍电解液的顺利流通，其立体孔隙结构也可以加速电解液的流动，促进溶液中活性物质的传质。但其固液界面性质和电化学活性能够直接影响电池的效率。较差的固液界面交互性能，使石墨毡电极与电解液之间的接触角较小，造成有效比表面积较小，影响界面的氧化还原反应物质交互，增加电池氧化还原反应的浓差极化；较差的电化学活性，使钒离子在电极表面与自由电子的反应受阻，直接影响电池的电化学反应速率，增加电池氧化还原反应的活化极化。进而使电池的能量效率和电压效率下降。

[0004] 因此，开发一种具备增强电极‑电解液之间固液界面交互功能的石墨毡具有重要的应用价值。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种增强固液界面交互的石墨毡及其制备方法，解决电极‑电解液之间固液界面交互能力较差的问题，提高石墨毡电极的活性，提高电池的能量效率和电压效率。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 本申请公开了一种增强固液界面交互的石墨毡的制备方法，具体包括如下步骤：

[0008] S1、将石墨毡进行清洗干燥后，浸渍于石墨毡改性溶液中并进行微波处理；

[0009] S2、将S1中微波处理后的石墨毡清洗干燥后，置于气氛炉中热处理，对石墨毡表面进行羟基化；

[0010] S3、将S2中羟基化后的石墨毡浸渍于催化剂分散液中，并置于反应器内曝气加热反应；反应结束后的石墨毡进行干燥，得到预处理的石墨毡；

[0011] S4、将左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂充分混合得到石墨毡界面增强溶液；其中左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂的摩尔质量比为1：（1 5）:（0.5 10）:（0.01 0.05）:（50 1000）；
~ ~ ~ ~

[0012] S5、将S3中预处理的石墨毡浸渍于石墨毡界面增强溶液中搅拌，反应结束后干燥得到一种增强固液界面交互的石墨毡。

[0013] 作为优选，所述左旋肉碱类物质为左旋肉碱、戊酰左旋肉碱、左旋肉碱癸酰酯中的一种；所述苯胺类物质为2,2'‑联苯胺二磺酸、联苯胺、联邻甲苯胺中的一种；所述缩合剂为苯并三氮唑‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯或O‑(7‑氮杂苯并三唑‑1‑基)‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯；所述添加剂为1‑羟基苯并三唑、N‑羟基‑7‑偶氮苯并三氮唑或三乙胺中的一种，溶剂为二甲基亚砜或N,N‑二甲基甲酰胺中的一种。

[0014] 作为优选，所述S4的具体操作如下：将左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂充分混合，在搅拌和加热的条件下回流反应，得到石墨毡界面增强溶液；所述搅拌速率为250 350rpm，加热温度50 100℃，反应时间为10 50h。~ ~ ~

[0015] 作为优选，所述S5中搅拌速度为400 600rpm，反应时间为1 8h，干燥温度为50 70~ ~ ~℃，干燥时间为6 10h。
~

[0016] 作为优选，所述S1和S2中的清洗干燥方式如下：采用去离子水进行清洗后进行鼓风干燥，所述鼓风干燥的温度为50 70摄氏度，干燥时间为6 10小时。~ ~

[0017] 作为优选，所述S1中石墨毡改性溶液采用高锰酸钾、硫酸、去离子水按照质量比1：（1 3）：（5 10）混合溶解获得；所述S1中微波处理功率为2.45GHz，处理时间为10 30min。
~ ~ ~

[0018] 作为优选，所述S2中气氛炉中热处理温度为300 500℃，处理时间为3 8h，气体为~ ~空气、二氧化碳、氧气中的一种。

[0019] 作为优选，所述S3的催化剂分散液采用催化剂、乙醇按照质量比1:（100 1000）超~声分散均匀获得，所述催化剂为铜、银、铂中的一种。

[0020] 作为优选，所述S3中曝气加热反应具体操作为：曝气的气体为氧气或空气中的一种，曝气方式为在溶液底部以0.1 2L/min流量通入气体，反应时间为2 6h；所述S3的干燥的~ ~具体方式为：采用真空干燥，干燥温度为60 80℃，干燥时间为4 6小时。
~ ~

[0021] 本发明一种增强固液界面交互的石墨毡，所述石墨毡采用上述的一种增强固液界面交互的石墨毡的制备方法制备获得。

[0022] 本发明的有益效果：

[0023] 1、本发明通过苯胺类物质将左旋肉碱类物质与石墨毡以化学键和范德华力结合起来，增强材料的稳定性；

[0024] 2、通过石墨毡表面富电子活性基团数量的增加，增强电极材料与电解液之间的固液界面电子的传递速率，加快氧化还原反应速度，降低电池反应的活化极化，提高电池的电压效率和能量效率；

[0025] 3、左旋肉碱类物质和苯胺类物质接枝在石墨毡表面，能够增强石墨毡吸附水合钒离子的能力，进而提高在电化学反应过程中石墨毡对电解液中水合钒离子的捕获能力，加快电极材料与电解液之间的固液界面物质传输速率，减小电池反应浓差极化，提高电池的电压效率和能量效率；

[0026] 4、本发明工艺简单、成本低、效率高具备大规模推广应用的商业价值。

[0027] 本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

[0028] 图1本发明实施例1一种增强固液界面交互的钒电池电极FTIR图；

[0029] 图2本发明实施例1一种增强固液界面交互的钒电池电极EDS图；

[0030] 图3本发明实施例1一种增强固液界面交互的钒电池电极的循环伏安图。

具体实施方式

[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

[0032] 本发明一种增强固液界面交互的石墨毡的制备方法，具体包括如下步骤：

[0033] S1、将空白石墨毡裁剪成矩形小块，进行清洗干燥后，浸渍于石墨毡改性溶液中并进行微波处理；

[0034] S2、将S1中微波处理后的石墨毡清洗干燥后，置于气氛炉中热处理，对石墨毡表面进行羟基化；

[0035] S3、将S2中羟基化后的石墨毡浸渍于催化剂分散液中，并置于反应器内曝气加热反应；反应结束后的进行干燥，得到预处理的石墨毡；

[0036] S4、将左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂充分混合得到石墨毡界面增强溶液；其中左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂的摩尔质量比为1：（1 5）:（0.5 10）:（0.01 0.05）:（50 1000）；
~ ~ ~ ~

[0037] S5、将S3中预处理的石墨毡浸渍于石墨毡界面增强溶液中搅拌，反应结束后干燥得到一种增强固液界面交互的石墨毡。

[0038] 在一种可行的实施例中，所述左旋肉碱类物质为左旋肉碱、戊酰左旋肉碱、左旋肉碱癸酰酯中的一种；所述苯胺类物质为2,2'‑联苯胺二磺酸、联苯胺、联邻甲苯胺中的一种；所述缩合剂为苯并三氮唑‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯或O‑(7‑氮杂苯并三唑‑1‑基)‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯；所述添加剂为1‑羟基苯并三唑、N‑羟基‑7‑偶氮苯并三氮唑或三乙胺中的一种，溶剂为二甲基亚砜或N,N‑二甲基甲酰胺中的一种。

[0039] 在一种可行的实施例中，所述S4的具体操作如下：将左旋肉碱类物质、苯胺类物质、缩合剂、添加剂和溶剂充分混合，在搅拌和加热的条件下回流反应，得到石墨毡界面增强溶液；所述搅拌速率为250 350rpm，加热温度50 100℃，反应时间为10 50h。~ ~ ~

[0040] 在一种可行的实施例中，所述S5中搅拌速度为400 600rpm，反应时间为1 8h，干燥~ ~温度为50 70℃，干燥时间为6 10h。
~ ~

[0041] 在一种可行的实施例中，所述S1和S2中的清洗干燥方式如下：采用去离子水进行清洗后进行鼓风干燥，所述鼓风干燥的温度为50 70摄氏度，干燥时间为6 10小时。~ ~

[0042] 在一种可行的实施例中，所述S1中石墨毡改性溶液采用高锰酸钾、硫酸、去离子水按照质量比1：（1 3）：（5 10）混合溶解获得；所述S1中微波处理功率为2.45GHz，处理时间为~ ~10 30min。
~

[0043] 在一种可行的实施例中，所述S2中气氛炉中热处理温度为300 500℃，处理时间为~3 8h，气体为空气、二氧化碳、氧气中的一种。
~

[0044] 在一种可行的实施例中，所述S3的催化剂分散液采用催化剂、乙醇按照质量比1:（100 1000）超声分散均匀获得，所述催化剂为铜、银、铂中的一种。
~

[0045] 在一种可行的实施例中，所述S3中曝气加热反应具体操作为：曝气的气体为氧气或空气中的一种，曝气方式为在溶液底部以0.1 2L/min流量通入气体，反应时间为2 6h；所~ ~述S3的干燥的具体方式为：采用真空干燥，干燥温度为60 80℃，干燥时间为4 6小时。
~ ~

[0046] 实施例1：

[0047] 本实施例具体通过如下操作获得：

[0048] S1、将空白石墨毡裁剪成尺寸为40×50mm矩形小块，用去离子水清洗至没有黑色粉末产生后在50摄氏度的鼓风下干燥10小时，浸渍于由高锰酸钾、硫酸、去离子水按照质量比1：1：5混合溶解获得的石墨毡改性溶液中并进行功率为2.45GHz的微波处理，处理时间为10min；

[0049] S2、将S1中微波处理后的石墨毡用去离子水超声清洗3min后在50摄氏度的鼓风下干燥10小时，置于气氛炉中热处理，对石墨毡表面进行羟基化；其中热处理温度为300℃，处理时间为8h，气体为空气；

[0050] S3、将S2中羟基化后的石墨毡浸渍于由铜、乙醇溶剂按照质量比1:100超声分散均匀获得的催化剂分散液中，并置于反应器内曝气加热反应，将羟基转化为醛基；反应结束后的进行真空干燥，得到预处理的石墨毡；其中曝气方式为在溶液底部以0.1L/min流量通入气体，反应时间为6h；干燥温度为60℃，干燥时间为6小时；

[0051] S4、将左旋肉碱、2,2'‑联苯胺二磺酸、苯并三氮唑‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯（HBTU）、1‑羟基苯并三唑（HOBT）和二甲基亚砜（DMSO）按照摩尔质量比为1:1:0.5:0.01:50的比例充分混合；在搅拌和加热的条件下回流反应，得到石墨毡界面增强溶液；其中搅拌速率为250rpm，加热温度100℃，反应时间为10h；得到石墨毡界面增强溶液；

[0052] S5、将S3中预处理的石墨毡浸渍于石墨毡界面增强溶液中搅拌，反应结束后干燥得到一种增强固液界面交互的石墨毡；其中搅拌速率为400rpm，反应时间为1h，干燥温度为70℃，干燥时间为6h。

[0053] 实施例2：

[0054] 本实施例具体通过如下操作获得：

[0055] S1、将空白石墨毡裁剪成尺寸为40×50mm矩形小块，用去离子水清洗至没有黑色粉末产生后在70摄氏度的鼓风下干燥6小时，浸渍于由高锰酸钾、硫酸、去离子水按照质量比1：3：10混合溶解获得的石墨毡改性溶液中并进行功率为2.45GHz的微波处理，处理时间为30min；

[0056] S2、将S1中微波处理后的石墨毡用去离子水超声清洗3min后在70摄氏度的鼓风下干燥6小时，置于气氛炉中热处理，对石墨毡表面进行羟基化；其中热处理温度为500℃，处理时间为3h，气体为二氧化碳；

[0057] S3、将S2中羟基化后的石墨毡浸渍于由银、乙醇溶剂按照质量比1:100超声分散均匀获得的催化剂分散液中，并置于反应器内曝气加热反应，将羟基转化为醛基；反应结束后的进行真空干燥，得到预处理的石墨毡；其中曝气方式为在溶液底部以2L/min流量通入气体，反应时间为2h；干燥温度为80℃，干燥时间为4小时；

[0058] S4、将戊酰左旋肉碱、联苯胺、O‑(7‑氮杂苯并三唑‑1‑基)‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯、N‑羟基‑7‑偶氮苯并三氮唑和N,N‑二甲基甲酰胺按照摩尔质量比为1:5:10:0.05:1000的比例充分混合；在搅拌和加热的条件下回流反应，得到石墨毡界面增强溶液；
其中搅拌速率为350rpm，加热温度50℃，反应时间为50h；得到石墨毡界面增强溶液；

[0059] S5、将S3中预处理的石墨毡浸渍于石墨毡界面增强溶液中搅拌，反应结束后干燥得到一种增强固液界面交互的石墨毡；其中搅拌速率为600rpm，反应时间为8h，干燥温度为50℃，干燥时间为10h。

[0060] 实施例3：

[0061] 本实施例具体通过如下操作获得：

[0062] S1、将空白石墨毡裁剪成尺寸为40×50mm矩形小块，用去离子水清洗至没有黑色粉末产生后在60摄氏度的鼓风下干燥8小时，浸渍于由高锰酸钾、硫酸、去离子水按照质量比1：2：7混合溶解获得的石墨毡改性溶液中并进行功率为2.45GHz的微波处理，处理时间为20min；

[0063] S2、将S1中微波处理后的石墨毡用去离子水超声清洗3min后在60摄氏度的鼓风下干燥8小时，置于气氛炉中热处理，对石墨毡表面进行羟基化；其中热处理温度为500℃，处理时间为3h，气体为二氧化碳；

[0064] S3、将S2中羟基化后的石墨毡浸渍于由铂、乙醇溶剂按照质量比1:500超声分散均匀获得的催化剂分散液中，并置于反应器内曝气加热反应，将羟基转化为醛基；反应结束后的进行真空干燥，得到预处理的石墨毡；其中曝气方式为在溶液底部以1L/min流量通入气体，反应时间为4h；干燥温度为70℃，干燥时间为5小时；

[0065] S4、将左旋肉碱癸酰酯、联邻甲苯胺、O‑(7‑氮杂苯并三唑‑1‑基)‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯、三乙胺和N,N‑二甲基甲酰胺按照摩尔质量比为1:3:5:0.03:500的比例充分混合；在搅拌和加热的条件下回流反应，得到石墨毡界面增强溶液；其中搅拌速率为300rpm，加热温度75℃，反应时间为30h；得到石墨毡界面增强溶液；

[0066] S5、将S3中预处理的石墨毡浸渍于石墨毡界面增强溶液中搅拌，反应结束后干燥得到一种增强固液界面交互的石墨毡；其中搅拌速率为500rpm，反应时间为4h，干燥温度为60℃，干燥时间为8h。

[0067] 实施例4：

[0068] 本实施例具体通过如下操作获得：

[0069] S1、将空白石墨毡裁剪成尺寸为40×50mm矩形小块，用去离子水清洗至没有黑色粉末产生后在55摄氏度的鼓风下干燥7小时，浸渍于由高锰酸钾、硫酸、去离子水按照质量比1：2：9混合溶解获得的石墨毡改性溶液中并进行功率为2.45GHz的微波处理，处理时间为25min；

[0070] S2、将S1中微波处理后的石墨毡用去离子水超声清洗3min后在55摄氏度的鼓风下干燥7小时，置于气氛炉中热处理，对石墨毡表面进行羟基化；其中热处理温度为400℃，处理时间为7h，气体为二氧化碳；

[0071] S3、将S2中羟基化后的石墨毡浸渍于由铂、溶剂按照质量比1:900超声分散均匀获得的催化剂分散液中，并置于反应器内曝气加热反应，将羟基转化为醛基；反应结束后的进行真空干燥，得到预处理的石墨毡；其中曝气方式为在溶液底部以0.5L/min流量通入气体，反应时间为5h；干燥温度为75℃，干燥时间为5.5小时；

[0072] S4、将左旋肉碱癸酰酯、联邻甲苯胺、O‑(7‑氮杂苯并三唑‑1‑基)‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯、三乙胺和N,N‑二甲基甲酰胺按照摩尔质量比为1:3:5:0.03:500的比例充分混合；在搅拌和加热的条件下回流反应，得到石墨毡界面增强溶液；其中搅拌速率为330rpm，加热温度80℃，反应时间为40h；得到石墨毡界面增强溶液；

[0073] S5、将S3中预处理的石墨毡浸渍于石墨毡界面增强溶液中搅拌，反应结束后干燥得到一种增强固液界面交互的石墨毡；其中搅拌速率为550rpm，反应时间为6h，干燥温度为65℃，干燥时间为9h。

[0074] 实施例5：

[0075] 本实施例具体通过如下操作获得：

[0076] S1、将空白石墨毡裁剪成尺寸为40×50mm矩形小块，用去离子水清洗至没有黑色粉末产生后在45摄氏度的鼓风下干燥9小时，浸渍于由高锰酸钾、硫酸、去离子水按照质量比1：2：6混合溶解获得的石墨毡改性溶液中并进行功率为2.45GHz的微波处理，处理时间为15min；

[0077] S2、将S1中微波处理后的石墨毡用去离子水超声清洗3min后在65摄氏度的鼓风下干燥9小时，置于气氛炉中热处理，对石墨毡表面进行羟基化；其中热处理温度为450℃，处理时间为4h，气体为空气；

[0078] S3、将S2中羟基化后的石墨毡浸渍于由银、乙醇溶剂按照质量比1:700超声分散均匀获得的催化剂分散液中，并置于反应器内曝气加热反应，将羟基转化为醛基；反应结束后的进行真空干燥，得到预处理的石墨毡；其中曝气方式为在溶液底部以0.8L/min流量通入气体，反应时间为3h；干燥温度为65℃，干燥时间为4.5小时；

[0079] S4、将左旋肉碱癸酰酯、联邻甲苯胺、O‑(7‑氮杂苯并三唑‑1‑基)‑N,N,N’,N’‑四甲基脲六氟磷酸酯、三乙胺和N,N‑二甲基甲酰胺按照摩尔质量比为1:3:5:0.03:500的比例充分混合；在搅拌和加热的条件下回流反应，得到石墨毡界面增强溶液；其中搅拌速率为280rpm，加热温度60℃，反应时间为20h；得到石墨毡界面增强溶液；

[0080] S5、将S3中预处理的石墨毡浸渍于石墨毡界面增强溶液中搅拌，反应结束后干燥得到一种增强固液界面交互的石墨毡；其中搅拌速率为450rpm，反应时间为3h，干燥温度为55℃，干燥时间为7h。

[0081] 对比例1：

[0082] 本对比例选用未经过处理的石墨毡作为电极；

[0083] 对比例2：

[0084] 本对比例选用只经过实施例1中步骤S1‑S3后得到的预处理的石墨毡作为电极；

[0085] 测试实验1：

[0086] 本实验选用实施例1、对比例1和对比例2，具体如下：在相同的测试条件下，分别测试不同材料的红外、循环伏安曲线。同时，将不同方法得到的石墨毡作为电极组装成电堆，在同一工况下进行充放电循环测试；

[0087] 参阅图1，可以看出本发明制备的界面增强型石墨毡表面不仅存在羟基、羧基等含氧基团，而且也存在左旋肉碱和苯胺磺酸的基团，这些基团能够协同增强石墨毡表界面的性能。图2更进一步表征了本发明界面增强型石墨毡的形貌及碳、氧、氮、硫元素分布。图3可以看出三种石墨毡均出现两个明显的电流峰，其中本发明制备的界面增强型石墨毡具有最大的响应电流密度，并且氧化峰和还原峰的电流密度比（Ipa/Ipc）更接近于1，表明本发明制备的界面增强型石墨毡氧化和还原电流密度的对称性更好，动力学可逆性提高。此外，本发明制备的界面增强型石墨毡的氧化过程的起始电位和氧化还原峰电位差ΔE更小，表明电化学活性更高。电堆测试结果如表1所示，可以看出相较于对比例1‑对比例2，实施例1‑5通过石墨毡表面富电子活性基团数量的增加，增强电极材料与电解液之间的固液界面电子的传递速率，加快氧化还原反应速度，降低电池反应的活化极化，此外，左旋肉碱类物质和苯胺类物质接枝在石墨毡表面，能够增强石墨毡吸附水合钒离子的能力，进而提高在电化学反应过程中石墨毡对电解液中水合钒离子的捕获能力，加快电极材料与电解液之间的固液界面物质传输速率，减小电池反应浓差极化，提高电池的电压效率和能量效率。

[0088] 表1 电堆结果汇总表

[0089]

[0090] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。