[發(fā)明專利]載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維及其制備和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910079565.6
• 申請(qǐng)日: 2019-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN109817930A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉天西;歐陽玥;繆月娥;朱曉波;林杰;袁國(guó)煒
• 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;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/052;B82Y30/00
• 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

1.一種載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維，其特征在于，其制備方法包括：結(jié)合靜電紡絲技術(shù)與原位聚合反應(yīng)浴收集法制備聚多巴胺包覆二氧化鈦前驅(qū)體/聚苯乙烯復(fù)合纖維，之后進(jìn)行高溫碳化和低溫熔融灌硫處理，得到載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維。

2.如權(quán)利要求1所述的載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維，其特征在于，所述的多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維的比表面積為100～500m²/g，二氧化鈦含量為10～40％，硫含量為50～80％。

3.權(quán)利要求1或2所述的載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，包括：結(jié)合靜電紡絲技術(shù)與原位聚合反應(yīng)浴收集法制備聚多巴胺包覆二氧化鈦前驅(qū)體/聚苯乙烯復(fù)合纖維，之后進(jìn)行高溫碳化和低溫熔融灌硫處理，得到載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維。

4.如權(quán)利要求3所述的載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的結(jié)合靜電紡絲技術(shù)與原位聚合反應(yīng)浴收集法制備聚多巴胺包覆二氧化鈦前驅(qū)體/聚苯乙烯復(fù)合纖維的具體步驟包括：配制鈦酸正丁酯/聚苯乙烯紡絲液；以多巴胺原位聚合反應(yīng)浴為接收裝置，靜電紡絲法制備聚多巴胺部分包覆的二氧化鈦前驅(qū)體/聚苯乙烯復(fù)合纖維；將聚多巴胺部分包覆的二氧化鈦前驅(qū)體/聚苯乙烯復(fù)合纖維在多巴胺原位聚合反應(yīng)浴中繼續(xù)浸泡進(jìn)行反應(yīng)，得到聚多巴胺包覆的二氧化鈦前驅(qū)體/聚苯乙烯復(fù)合纖維。

5.如權(quán)利要求4所述的載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的鈦酸正丁酯/聚苯乙烯紡絲液的配制方法包括：將鈦酸正丁酯與聚苯乙烯切片分別加入到溶劑中得到鈦酸正丁酯溶液和聚苯乙烯溶液，持續(xù)攪拌，混合均勻后配成紡絲液；所述的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺，鈦酸正丁酯溶液的固含量為2～10％，聚苯乙烯溶液的固含量為15～40％；所述的靜電紡絲工藝參數(shù)為：紡絲正極電壓設(shè)定為11～15kV，負(fù)極電壓設(shè)定為-1～-2kV，接收浴液面與紡絲針頭間距為9～10cm；所述的多巴胺原位聚合反應(yīng)浴為Tris鹽酸與鹽酸多巴胺的混合水溶液，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，pH為8～10。

6.如權(quán)利要求3所述的載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的反應(yīng)溫度范圍為30～90℃；反應(yīng)時(shí)間范圍為12～30h。

7.如權(quán)利要求3所述的載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的高溫碳化的具體步驟包括：將聚多巴胺包覆的二氧化鈦前驅(qū)體/聚苯乙烯多孔纖維在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下在600～1000℃進(jìn)行高溫碳化，制備得到多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維。

8.如權(quán)利要求7所述的載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的步驟4中的高溫碳化的溫度為500～900℃，高溫碳化時(shí)間為1～3h。

9.如權(quán)利要求7所述的載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的低溫熔融灌硫處理的具體步驟包括：將升華硫與多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維混合，反應(yīng)后得到載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維。

10.權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的載硫多孔二氧化鈦/碳納米復(fù)合纖維在作為鋰硫電池電極材料中的應(yīng)用。