[發(fā)明專利]靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維及其制備與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811030567.8
• 申請(qǐng)日: 2018-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN109301182A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉天西;歐陽玥;繆月娥;朱曉波;宗偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/525;H01M4/583;H01M10/0525;H01M4/62
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

1.一種靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維，其特征在于，由原位聚合法在靜電紡多孔纖維上原位生長(zhǎng)聚多巴胺，由浸漬法使鈷離子附著在纖維表面，經(jīng)高溫碳化后，與硫共混升華制備而成。

2.如權(quán)利要求1所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維，其特征在于，所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維的比表面積為150～400m²/g，鈷含量為5～30％，硫含量為60～70％。

3.權(quán)利要求1或2所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，包括：

步驟1：制備靜電紡多孔纖維；

步驟2：將靜電紡多孔纖維在Tris鹽酸與鹽酸多巴胺的混合溶液中浸泡，調(diào)節(jié)pH為8～10，在50～90℃水浴加熱進(jìn)行原位聚合，得到聚多巴胺包覆的聚苯乙烯多孔纖維；

步驟3：將聚多巴胺包覆的聚苯乙烯多孔纖維在乙酸鈷溶液中浸泡，得到有鈷離子附著的聚多巴胺包覆聚苯乙烯多孔纖維；

步驟4：將鈷離子附著的聚多巴胺包覆聚苯乙烯多孔纖維在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下600～1000℃進(jìn)行高溫碳化，制備得到靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維；

步驟5：將升華硫與靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米纖維以質(zhì)量比1.5:1～4:1混合，在150～180℃反應(yīng)得到靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維。

4.如權(quán)利要求3所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維，其特征在于，所述的靜電紡多孔纖維的制備方法包括：將聚合物切片加入到溶劑中，持續(xù)攪拌，將所得的聚合物溶液進(jìn)行靜電紡絲，以接收浴接收，得到靜電紡多孔纖維。

5.如權(quán)利要求4所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維，其特征在于，所述的聚合物為聚苯乙烯，溶劑為N,N-二甲基甲酰胺，聚合物溶液的固含量為15～40％，接收浴為乙醇；所述的靜電紡絲的工藝參數(shù)為：紡絲正極電壓設(shè)定為9～10kV，負(fù)極電壓設(shè)定為-1～-2kV，接收浴液面與紡絲針頭間距離為9～10cm。

6.如權(quán)利要求3所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維，其特征在于，所述的混合溶液中Tris鹽酸的濃度為0.005～0.015mol/L，鹽酸多巴胺的濃度為0.005～0.05mol/L，所述的步驟2中的浸泡時(shí)間范圍為1～4h，pH為8.5～9。

7.如權(quán)利要求3所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維，其特征在于，所述的步驟3中的乙酸鈷溶液濃度范圍為0.01～1mol/L，浸泡時(shí)間范圍為8～24h。

8.如權(quán)利要求3所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的高溫碳化的溫度為700～800℃，高溫碳化時(shí)間為1～3h。

9.如權(quán)利要求3所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的升華硫與氮摻雜多孔碳納米纖維的質(zhì)量比為2:1～3:1，反應(yīng)溫度為155～160℃，反應(yīng)時(shí)間范圍為12～30h。

10.權(quán)利要求1或2所述的靜電紡鈷/氮摻雜多孔碳納米復(fù)合纖維形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在作為鋰硫電池的電極材料中的應(yīng)用。