[發(fā)明專利]多孔活性碳/MnS/聚吡咯三元復合納米纖維的制備方法及用途

有效

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• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108841175B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 胡家朋;林皓;吳芳芳;徐婕
• 申請（專利權）人: 武夷學院;武夷山碧空環(huán)保科技有限公司;福建省致青生態(tài)環(huán)保有限公司
• 主分類號: C08L79/04
• 分類號: C08L79/04;C08K7/06;C08K3/30;C08G73/06;H01G11/44;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/34;H01G11/48
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 金碎平

本發(fā)明提供了一種多孔活性碳/MnS/聚吡咯三元復合納米纖維的制備方法，其包括如下步驟：多孔活性碳納米纖維的制備、多孔活性碳/MnS復合納米纖維的制備、多孔活性碳/MnS/聚吡咯三元復合納米纖維的制備。本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明制備的多孔活性碳/MnS/聚吡咯三元復合納米纖維工藝穩(wěn)定、易于操作、質量可靠、成本低廉，質量輕，無污染等特點，作為超級電容器電極材料符合商業(yè)化的基本要求。

技術領域

本發(fā)明涉及一種多孔活性碳/MnS/聚吡咯三元復合納米纖維的制備方法及用途，屬于復合納米材料和電化學材料領域。

背景技術

隨著經濟和社會的快速發(fā)展，石油化工能源的快速枯竭、環(huán)境污染的急劇惡化，急需尋找一種可持續(xù)、可再生的能源代替現(xiàn)有的石油化工能源。超級電容器作為一種新型的儲能器件具有功率密度高(可達10²～10⁴W/kg)、循環(huán)壽命長(50萬～100萬次)、工作溫限寬(-40～80℃)、能量密度大(遠大于靜電電容器)、充放電速率快且效率高、免維護、綠色環(huán)保等優(yōu)點，已得到了廣泛應用。

然而決定超級電容器性能的關鍵因素為電極材料的選擇。電極材料的選擇應滿足導電性好、比表面積大和高比電容量。基于以上原因，目前超級電容器的電極材料主要選用碳材料、金屬化合物和導電聚合物。如何提高電極材料的導電性和比表面積成為研究的熱點。

納米纖維材料由于具有大的長徑比和大比表面積使其在光催化、氣體傳感、太陽能電池、儲氫和電容器電極等領域上具有廣泛應用。目前制備納米纖維主要包括靜電紡絲法、熱致相分離法、催化擠出法、原纖維化法和分子噴絲板紡絲法。相比于其它方法，熱致相分離法制備工藝簡單、成本低、可工業(yè)化生產。利用熱致相分離方法制備活性碳納米纖維并將其作為超級電容器電極材料，可大大提高電極材料的比表面積，即提高電解液與電極材料之間的浸潤性。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種多孔活性碳/MnS/聚吡咯三元復合納米纖維的制備方法及用途。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種多孔活性碳/MnS/聚吡咯三元復合納米纖維的制備方法，其包括如下步驟：

將三醋酸纖維素溶解于N,N-二甲基甲酰胺/1,4-二氧六環(huán)/四氫呋喃的三元混合溶劑中，混勻后形成溶液A，將正硅酸四乙酯溶解于所述溶液A中，得到前驅體淬火溶液；

將所述前驅體淬火溶液在-40～-10℃下淬火后，除去三元混合溶劑，得到三醋酸纖維素/SiO₂復合納米纖維；

將所述三醋酸纖維素/SiO₂復合納米纖維浸泡于NaOH/乙醇溶液，將三醋酸纖維素轉化為纖維素，得到纖維素/SiO₂復合納米纖維；

將所述纖維素/SiO₂復合納米纖維浸泡于氫氟酸溶液中，得到纖維素多孔納米纖維；

將所述纖維素多孔納米纖維浸泡于NH₄Cl溶液中，80℃下活化后，干燥，在50～100μL/min流量的氮氣氣氛中、以3～5℃/min的速率由室溫升溫至300～360℃，保溫2h，以3～5℃/min的速率由300～360℃升溫至1000℃，保溫2h，得到多孔活性碳納米纖維；

將硝酸錳和硫脲溶于去離子水后，轉入內襯有聚四氟乙烯的不銹鋼管式高壓釜中，加入所述多孔活性碳納米纖維，加去離子水至所述不銹鋼管式高壓釜容積的80％，以5℃/min的速率由室溫升溫至160～180℃，保溫反應后，得到多孔活性碳/MnS復合納米纖維；

將十二烷基磺酸鈉和吡咯溶于蒸餾水中后，加入所述多孔活性碳/MnS復合納米纖維，在0～5℃下滴加過硫酸鉀溶液，反應后，得到所述多孔活性碳-MnS-聚吡咯三元復合納米纖維。