[發明專利]黑磷-碳布復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711308741.6
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108103770B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 嚴清峰;張子明;庫哈姆
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: D06M11/69
• 分類號: D06M11/69;C25B1/04;C25B11/12;D06M101/40
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉淼;嚴政

本發明涉及碳布復合材料領域，具體涉及黑磷?碳布復合材料及其制備方法和應用。所述復合材料包括碳布和碳布的碳纖維表面生長的黑磷。本發明的黑磷?碳布復合材料的制備方法能夠簡單、溫和且高效地制得一種新型的黑磷?碳布復合材料，該黑磷?碳布復合材料表現出優異的電化學性能，特別是在電化學析氧反應中表現優異，能為電化學反應分解水提供新的材料選擇。

技術領域

本發明涉及碳布復合材料領域，具體涉及黑磷-碳布復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

碳布(石墨化碳纖維布)是一種擁有獨特功能性質的、可用于支撐功能型材料的三維空間構型的材料。目前，碳布主要用作電沉積的基底材料，以與其它功能材料復合形成新的復合材料，所得的復合材料在電化學和儲能方面有著廣泛的應用前景。但是,目前涉及碳布復合材料的制備方法及相關性能有待進一步拓展和探究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的黑磷-碳布復合材料及其制備方法和應用，該黑磷-碳布復合材料的制備方法簡單、溫和且高效，所得的黑磷-碳布復合材料表現出優異的電化學性能，特別是在電化學析氧反應中表現優異，能為電化學反應分解水提供新的材料選擇。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種黑磷-碳布復合材料，所述復合材料包括碳布和碳布的碳纖維表面生長的黑磷。

本發明第二方面提供一種黑磷-碳布復合材料的制備方法，該方法包括：在設置有相互連通的第一區域和第二區域的反應體系中，其中，碳布放置于第二區域，紅磷、金屬錫和碘單質放置于第一區域；在真空條件下，將所述反應體系的第一區域進行升溫處理以使得紅磷、金屬錫和碘單質進行接觸反應，以便在第二區域的碳布的碳纖維表面生長黑磷；

所述升溫處理將使得第一區域的溫度升至500-700℃。

本發明第三方面提供了上述方法所得的黑磷-碳布復合材料。

本發明第四方面提供了上述黑磷-碳布復合材料在電化學領域中的應用。

本發明的黑磷-碳布復合材料的制備方法能夠簡單、溫和且高效地制得一種新型的黑磷-碳布復合材料，該黑磷-碳布復合材料表現出優異的電化學性能，特別是在電化學析氧反應中表現優異，能為電化學反應分解水提供新的材料選擇。

附圖說明

圖1是碳布的SEM圖。

圖2是實施例1所得的黑磷-碳布復合材料的SEM圖。

圖3是實施例1所得的黑磷-碳布復合材料的XRD譜圖。

具體實施方式

在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。

本發明一方面提供一種黑磷-碳布復合材料，所述復合材料包括碳布和碳布的碳纖維表面生長的黑磷。

根據本發明，所述復合材料中，黑磷是生長于碳布的碳纖維表面上，并且在碳纖維與黑磷的接觸部分，磷與碳發生鍵合，因此并非簡單的物理附著，而是化學鍵合式的生長。

根據本發明，所述復合材料中的黑磷含量可以在較寬范圍內變動，為了獲得電化學性能更為優良的復合材料，優選地，以所述復合材料的總重量為基準，所述復合材料中黑磷的含量為20-80重量％，優選為40-60重量％。

根據本發明，優選地，所述黑磷的粒度為100-10000nm，優選為100-500nm。