[發明專利]石墨化炭納米帶及其復合材料的制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910362221.6
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN111847440B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 何海勇;趙澤華;王德宇;陳偉林;潘林海;陳勤勤
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C01B32/20
• 分類號: C01B32/20;B82Y40/00;H01M4/583;H01M10/0525;B01J32/00;B01J21/18
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

本發明公開了一種石墨化炭納米帶及其復合材料的制備方法和應用，所述石墨化炭納米帶單根的厚度為15nm?30nm；所述石墨化炭納米帶單根的寬度為0.5μm?5μm；所述石墨化炭納米帶單根的長度為10μm?10000μm。所制得石墨化炭納米帶材料純度高、雜質少且不含催化劑雜質，并且所涉及的工藝簡單，易操作。

技術領域

本發明涉及一種石墨化炭納米帶基復合材料及其制備方法和應用，屬于炭材料領域。

背景技術

靜電紡絲技術是一種利用高壓電場作用力制備納米/微米纖維的技術，該方法制備出的納米/微米纖維的直徑可以從納米到微米級，這些纖維通過拉伸固化后，沉積在接收板上成膜或形成纖維。

化學氣相沉積技術(CVD)主要是利用含有薄膜元素的一種或幾種氣相化合物或單質、在襯底表面上進行化學反應生成薄膜。化學氣相淀積是近幾十年發展起來的制備無機材料的新技術。化學氣相淀積法已經廣泛用于提純物質、研制新晶體、淀積各種單晶、多晶或玻璃態無機薄膜材料。

炭納米帶具有長方形界面，厚度在納米量級寬度可達幾百納米，長度為幾微米到幾百微米帶狀材料。由于炭納米帶具有良好的導電性，力學性能，易于負載活性物質等特點，被廣泛用于催化能源等領域。目前，炭納米帶材料的寬度大約為50nm，尺寸小，成本高，且不能大規模生產，極大的限制了炭納米帶材料的應用。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明提供了一種可以大規模生產，厚度為15nm-30nm的炭納米帶材料，其純度高，雜質少，不含催化劑雜質。

本發明將靜電紡絲技術、化學氣相沉積技術和濕法化學相結合，其目的在于制備高純度石墨化炭納米帶，增加石墨化炭納米帶的直徑可調范圍，擴展其應用范圍。相比于催化劑法制備的炭納米帶，本發明提供了一種合成高純度石墨化炭納米帶的方法，并且石墨化炭納米帶的壁厚可調，石墨化炭納米帶有利于負載和填充活性物質。該方法具有工藝簡單、成本低和易操作的優點。

所述石墨化炭納米帶材料包括石墨化炭納米帶，所述石墨化炭納米帶內壁緊貼，沒有空心通腔。

優選的，所述單根石墨化炭納米帶的壁厚為15nm-30nm。制備得到該尺寸的石墨化炭納米帶，所得到的石墨化炭納米帶材料，能夠提高材料的導電性能，并能提高催化劑的負載效率。

優選的，所述石墨化炭納米帶單根的寬度為0.5μm-5μm；所述石墨化炭納米帶單根的長度為10μm-10000μm。

優選的，所述石墨化炭納米帶材料為石墨化炭納米帶薄膜材料，所述石墨化炭納米帶薄膜材料包括所述石墨化炭纖維交織形成的本體，所述本體(即，由上述石墨化炭納米帶交織成網絡狀形成)厚度為1μm-50μm。制備得到該尺寸的石墨化炭納米帶薄膜材料，能應用于傳感器領域。

在優選的實施方式中，所述石墨化炭納米帶上附有電化學活性納米顆粒。

優選的，所述活性納米顆粒為無機納米顆粒。

優選的，所述無機納米顆粒為具有電化學活性的無機化合物納米顆粒，優選為氧化錫或單質錫。

本發明的又一方面還提供了上述石墨化炭納米帶材料的制備方法，所述方法至少包括以下步驟：

制備模板相材料；

采用化學氣相沉積法在所述模板相材料表面生長石墨化炭膜層，得到膜層材料，采用濕法化學法除去所述膜層材料中的所述模板相材料，得到所述石墨化炭納米帶材料。

可選地，所述石墨化炭納米帶材料中所述石墨化炭納米帶內部沒有竹節狀結構。