[發(fā)明專利]一種柔性超細多孔碳納米纖維負載氧化物量子點的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110498505.5 | 申請日： | 2021-05-08 |
| 公開（公告）號： | CN113201858A | 公開（公告）日： | 2021-08-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 閆建華;張苑苑;俞建勇;丁彬 | 申請（專利權(quán)）人： | 東華大學(xué) |
| 主分類號： | D04H1/4326 | 分類號： | D04H1/4326;D04H1/4382;D04H1/728;D06C7/04;D01D5/00;D01F9/21;D01F1/10 |
| 代理公司： | 上海申匯專利代理有限公司 31001 | 代理人： | 徐俊 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 柔性 多孔 納米 纖維 負載 氧化物 量子 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種柔性超細多孔碳納米纖維負載氧化物量子點的制備方法。本發(fā)明的制備方法包括：首先將高分子聚合物碳源溶解在溶劑中，并依次加入金屬鹽和造孔劑均勻混合制成穩(wěn)定的前驅(qū)體溶液，然后將前驅(qū)體溶液進行靜電紡絲得到前驅(qū)體納米纖維膜；將所得的前驅(qū)體納米纖維膜在空氣氣氛下煅燒，得到預(yù)氧化纖維膜；將所得的預(yù)氧化纖維膜在惰性氛圍下高溫碳化，得到高度分散負載氧化物量子點的柔性超細多孔碳納米纖維膜。本發(fā)明提供的一種柔性超細多孔碳納米纖維負載氧化物量子點的制備方法，工藝簡單、制備的氧化物量子點顆粒粒徑小、負載率高，在超細多孔碳納米纖維中高度分散均勻，在柔性電子、能源和催化領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種柔性超細多孔碳納米纖維負載氧化物量子點的制備方法，屬于新材料與化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
量子點(Quantum Dots,QDs)是一類由少量原子組成的，外觀一般為球形或類球形的準(zhǔn)零維納米材料。由于尺寸小、比表面積較大、應(yīng)力松弛容易等特點，量子點材料在堿金屬離子電池電極材料領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。小尺寸有利于縮短離子擴散路程，大比表面積不僅有利于增大電極/電解液接觸面積，還可以通過雙電層電容和表面氧化還原反應(yīng)增加存儲容量，而應(yīng)力松弛則有利于緩解電極材料在充放電過程中體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力。
雖然量子點具有上述許多優(yōu)勢，但是量子點的發(fā)展仍然受到很多限制。首先，量子點具有較大的表面能，往往會自聚合成較大的顆粒，失去了尺寸效應(yīng)的優(yōu)點。其次，量子點的高比表面積往往伴隨著高反應(yīng)性，降低了量子點的化學(xué)穩(wěn)定性。這些都限制了量子點的規(guī)模化應(yīng)用。研究表明，量子點與多孔碳材料的結(jié)合是解決上述問題的主要路徑之一。多孔碳負載量子點不僅繼承了碳材料來源廣泛、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點，還表現(xiàn)出獨特的量子尺寸效應(yīng)、半導(dǎo)體效應(yīng)、邊緣效應(yīng)、熒光效應(yīng)等特性。多孔碳的小孔徑能夠阻止量子點團聚，同時大的比表面積有利于提供大量儲能活性位點，因而在電化學(xué)儲能材料和催化等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)撡|(zhì)。然而，關(guān)于多孔碳納米纖維負載氧化物量子點復(fù)合材料的報道較少，合成過程復(fù)雜，產(chǎn)量低，需要有毒原料和試劑，且制備的復(fù)合材料具有脆性。因此，開發(fā)一種通用且簡便的柔性多孔碳納米纖維負載氧化物量子點的制備方法，對其在柔性電子、能源和催化領(lǐng)域的實際應(yīng)用具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有技術(shù)中心多孔碳納米纖維負載氧化物量子點復(fù)合材料的合成過程復(fù)雜，產(chǎn)量低，需要有毒原料和試劑，且制備的復(fù)合材料具有脆性等問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種柔性超細多孔碳納米纖維負載氧化物量子點的制備方法，包括如下步驟：
步驟1：配置靜電紡絲前驅(qū)體溶液，所述前驅(qū)體溶液由高分子聚合物碳源、溶劑、造孔劑和金屬鹽組成；前驅(qū)體溶液中加入高分子聚合物碳源的目的是利用其與金屬鹽膠粒之間的氫鍵和物理纏接作用，來控制金屬鹽的在溶劑中的水解絡(luò)合，使得鹽膠粒在溶液中均勻分布；
步驟2：將所得的混合溶液進行靜電紡絲，得到前驅(qū)體納米纖維膜；
步驟3：將所得的前驅(qū)體納米纖維膜在空氣氣氛下煅燒，得到預(yù)氧化纖維膜；
步驟4：將所得的預(yù)氧化纖維膜在惰性氛圍下加熱碳化，得到均勻負載氧化物量子點的柔性超細多孔碳納米纖維膜。
優(yōu)選地，所述步驟1的前驅(qū)體溶液中，高分子聚合物碳源和溶劑的重量比為1：3～1：20，高分子聚合物碳源和造孔劑的重量比為1：0.1～1：5。
優(yōu)選地，所述步驟1具體為：在20～100℃下將高分子聚合物碳源溶解在溶劑中攪拌30～480min，然后在25～80℃下依次加入金屬鹽和造孔劑，攪拌10～360min，得到均勻穩(wěn)定的前驅(qū)體溶液。
優(yōu)選地，所述步驟1中的高分子聚合物碳源為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚氧化乙烯中的至少一種。
優(yōu)選地，所述步驟1中的造孔劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯和聚乙二醇中的至少一種。
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