[發明專利]一種負載催化劑的碳纖維布及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110404543.X
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113117679A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 趙石永;陳佳梅
• 申請（專利權）人: 趙石永;陳佳梅
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J21/18;B01J27/24;B01J35/06;B01J37/02;B01J37/08;C25B11/054;C25B11/065;C25B11/075;C25B3/26;C25B1/23;H01M4/66;H01M4/74
• 代理公司: 北京英特普羅知識產權代理有限公司 11015
• 代理人: 齊永紅;郭美娟

1.一種負載催化劑的碳纖維布的制備方法，其特征在于：包括以下制備步驟：

S1：將基布浸漬于表面處理液中浸漬以對其表面官能團進行處理，然后于80℃-100℃下干燥；

S2：將步驟S1中干燥后的基布浸漬于表面修飾劑溶液中，然后于80℃-100℃下干燥；

S3：將步驟S2中干燥后的基布浸漬于可溶性金屬鹽溶液中使得可溶性金屬鹽負載于基布上，隨后對基布進行干燥處理；

S4：將步驟S3中干燥后的負載有可溶性金屬鹽的基布在保護氣體的氛圍下于700℃-1200℃下熱解后自然降溫至室溫，得到負載有催化劑的碳纖維布。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：還包括步驟S5：將步驟S4中得到的負載有金屬催化劑的碳纖維布浸漬于1mol/L-2mol/L的酸性溶液中，以去除其中可溶解的大的金屬顆粒，隨后于80℃-150℃下干燥處理。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述基布由50％-100％的纖維素和0％-50％的其他纖維復合紡織而成，其中，所述其他纖維成分為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸-1.3-丙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚丙烯腈以及醋酸纖維素中的至少一種；所述基布的厚度為0.1mm-5mm，其面積為至少1cm²；所述基布中的纖維素的直徑為10μm-30μm，長度為0.5cm-4cm。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S1中，所述表面處理液由鹽酸、醋酸、硝酸、硫酸、檸檬酸以及氫氧化鈉中的至少一種分散在溶劑中而形成，其中，該溶劑為乙醇、異丙醇、水、丙酮、甲醇以及苯中的一種或幾種，且所述表面處理液的質量分數為0.1％-20％。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S2中，所述表面修飾劑溶液包括表面修飾劑和溶劑，其中，所述表面修飾劑為聚四氟乙烯、聚乙烯醇、氰基丙烯酸酯、環氧樹脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚乙烯亞胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇，所述溶劑為異丙醇、甲醇、丙酮、乙醇以及水中的一種或幾種，且所述表面修飾劑溶液的質量分數為1％-20％。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，所述可溶性金屬鹽溶液包括可溶性金屬鹽以及溶劑，其中，所述可溶性金屬鹽為金屬硝酸鹽、金屬氯化物、金屬硫酸鹽以及有機金屬鹽中的至少一種，所述金屬為鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鈀、鋰、釔、銥、銀、釕、銠、鉑、釩、鉻、錳、鈦、鎘、鉛、鈰或鈾；所述溶劑為水、乙醇，甲醇、丙醇、丙酮、苯、甲苯、氯苯、二硫化碳中的一種或幾種，并且，所述可溶性金屬鹽溶液的質量分數為1％-45％。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，所述干燥處理可以是冷凍干燥或熱干燥，其中，所述冷凍干燥的處理溫度為-30℃-0℃，所述熱干燥的處理溫度為30℃-200℃。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S4中，所述保護氣體為氬氣、氮氣、二氧化碳、氨氣、水蒸氣、氫氣中的一種或者兩種的混合氣體。

9.一種由權利要求1-8中任一項所述的制備方法制得的負載催化劑的碳纖維布，其中，所述催化劑為金屬的氮化物、金屬的氧化物以及金屬的碳化物中的一種或幾種；或者，所述催化劑為金屬單原子。

10.一種如權利要求9所述的負載催化劑的碳纖維布在氧還原反應、二氧化碳催化、水分解以及鋰硫電池領域的應用。