[發(fā)明專利]碳納米纖維材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410069106.7
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103803490A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于運花;楊程;劉遠(yuǎn);楊小平
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B82B1/00
• 分類號: B82B1/00;B82B3/00;B82Y40/00;B82Y30/00;H01M4/583
• 代理公司: 北京怡豐知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11293
• 代理人: 于振強(qiáng)

1.一種碳納米纖維材料，其特征是內(nèi)層為錫鈦氧化物，外層為氮摻雜碳包覆層，碳納米纖維直徑為100～150納米，碳層的厚度為2～8納米。

2.如權(quán)利要求1所述的碳納米纖維材料的制備方法，其特征是包括如下步驟：

（1）配置靜電紡絲溶液：將聚合物前驅(qū)體溶液與錫和鈦前驅(qū)體溶液充分混合，制得靜電紡絲溶液，錫、鈦前驅(qū)體物質(zhì)的量之比為0.5～10：1；

（2）采用靜電紡絲工藝制備聚合物納米纖維膜：所述的靜電紡絲工藝參數(shù)：注射器針頭內(nèi)徑為0.9～1.4mm，溫度為10～30℃，相對濕度<30%，靜電電壓為14～20kV，紡絲液流量為0.5～1.0ml/h，接收距離為10～25cm，轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速為600～900rpm，采用單針或多針頭紡絲；

（3）第一熱處理工藝：將步驟（2）得到的聚合物納米纖維膜在空氣氛圍、400～600℃下進(jìn)行熱處理，升溫速度為1～10℃/min，降溫速度為1～10℃/min，保溫時間為1～5小時，即得錫鈦氧化物納米纖維；

（4）多巴胺包覆錫鈦氧化物納米纖維：將步驟（3）得到的錫鈦氧化物納米纖維分散于tris緩沖液，經(jīng)超聲處理形成懸浮液，再加入50～150mg的多巴胺，在空氣氛圍、室溫下攪拌5～24小時，經(jīng)過濾，洗滌，在空氣氛圍、60～100℃下的真空烘箱中烘焙10～24小時，即得聚多巴胺包覆的錫鈦氧化物納米纖維；

（5）第二熱處理工藝：將步驟（4）得到的產(chǎn)物在惰性氛圍、400～600℃下進(jìn)行碳化，升溫速度為1～10℃/min，降溫速度為1～10℃/min，保溫時間為2～5小時，即得碳納米纖維材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛的一種或兩種組合，相應(yīng)的溶劑為無水乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、N-甲基-2-吡咯烷二酮、丙烯碳酸酯、乙酸乙酯、丁烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、γ-丁內(nèi)酯的一種或多種組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳納米纖維材料制備方法，其特征在于，所述步驟（1）的錫前驅(qū)體為四氯化錫、氯化亞錫、2-乙基己酸錫鹽、2-乙基己基酯二甲基錫、順丁烯二酸二丁基錫、二丁基二月桂酸錫、二丁基單丁酯雙馬來酸錫、二順丁烯二酸單乙酯二辛基錫、二順丁烯二酸單異辛酯二辛基錫的一種或多種組合，相應(yīng)的溶劑為無水乙醇、冰醋酸的一種或多種組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）的鈦前驅(qū)體為異丙醇鈦、鈦酸四丁酯、四氯化鈦的一種或多種組合，相應(yīng)的溶劑為無水乙醇、冰醋酸的一種或多種組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）的碳源為多巴胺。

7.如權(quán)利要求1所述的碳納米纖維材料在制備電池負(fù)極中的應(yīng)用。