[發明專利]一種利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝及其在能源儲存中的應用

有效

• 申請號: 201711461791.8
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108166103B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 王華;郝銳;郭林
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: D01F9/14
• 分類號: D01F9/14;H01M4/36;H01M4/62
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王鵬

1.一種利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝,其特征在于,包括以下步驟：

(1)為去除幾丁質中的水分，對幾丁質進行干燥處理，將幾丁質進行預粉碎，然后放置在烘箱內烘烤干燥處理；

(2)稱取3-5份步驟(1)中制備好的幾丁質，放入管式爐中熱處理，進行預碳化，并持續通入保護氣體；其中，熱處理條件為：在管式爐中，以1-3℃/min的升溫速率升至300℃，氣體流量為30-200mL/min，保溫60-90min；

(3)將步驟(2)得到的中間產物繼續置于管式爐中進行碳化，并持續通入保護氣體；其中，熱處理條件為：在管式爐中，以5-10℃/min的升溫速率升至700-900℃，氣體流量為30-200mL/min，保溫60-240min；

(4)將步驟(3)所得產物進行離心洗滌；其中，離心洗滌條件為：在離心機轉速為3000-5000r/min的條件下，離心3min；

(5)步驟(4)離心洗滌所得的產物進行真空干燥，得到最終產物，即為以幾丁質為碳源制備的氮摻雜碳納米纖維；其中，真空干燥條件為：在真空干燥箱中溫度為80-110℃的條件下干燥8-12h，真空度為0--0.05MPa。

2.根據權利要求1所述的一種利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝，其特征在于，所述幾丁質是一種含氮多糖類生物性天然高分子，主要的來源為蝦、蟹、昆蟲甲殼類動物的外殼與軟體動物的器官，結構式如下：

3.根據權利要求1所述的一種利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝，其特征在于，所述幾丁質是由直徑為10-30nm和高長徑比為一維納米纖維組成。

4.根據權利要求1所述的一種利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝，其特征在于，所述步驟(1)中對幾丁質進行干燥處理條件為：80-120℃的烘箱內烘烤12-24h。

5.根據權利要求1所述的一種利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝，其特征在于，所述步驟(2)中對幾丁質進行預碳化的條件為：在氬氣保護下，以1℃/min的升溫速率升至300℃，保溫90min。

6.根據權利要求1-5任一項所述的一種利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝，其特征在于，所述步驟(3)對幾丁質進行碳化的條件為：在氬氣保護下，以5℃/min的升溫速率升至700℃，保溫120min。

7.根據權利要求1所述的一種利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝，其特征在于，所述步驟(4)對產物進行洗滌的條件為：洗滌試劑為蒸餾水、無水乙醇，離心機轉速為3000r/min。

8.權利要求1-7任一項所述利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝得到的氮摻雜非晶碳納米纖維應用于鋰離子二次電池的負極活性材料。

9.權利要求1-7任一項所述利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝得到的氮摻雜非晶碳納米纖維應用于鈉離子二次電池的負極活性材料。

10.權利要求1-7任一項所述利用幾丁質為碳源制備氮摻雜非晶碳納米纖維的工藝得到的氮摻雜非晶碳納米纖維應用于鉀離子二次電池的負極活性材料。