[發明專利]一種自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202111566908.5
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN114242986A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 孫靈娜;蔣圣陽;張穎朦
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/36;D04H1/728;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉

1.一種自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：

配制含三價釩源、有機配體和聚丙烯腈的溶液；

采用靜電紡絲技術將所述含三價釩源、有機配體和聚丙烯腈的溶液制成復合納米纖維；

將所述復合納米纖維進行預氧化處理，得到自支撐多級結構復合納米纖維；

將所述自支撐多級結構復合納米纖維進行熱處理，得到自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料。

2.根據權利要求1所述的自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料的制備方法，其特征在于，所述三價釩源選自氟化釩、氯化釩、溴化釩和碘化釩中的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料的制備方法，其特征在于，所述有機配體選自1,3,5-苯三甲酸、1,4-環己烷二甲酸、1,4-苯二甲酸、1,4-萘二甲酸和5-羥基間苯二甲酸中的一種或幾種。

4.根據權利要求1所述的自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料的制備方法，其特征在于，所述含三價釩源、有機配體和聚丙烯腈的溶液中，所述三價釩源、有機配體和聚丙烯腈的質量比為(1～2):(0～2):(1～3)。

5.根據權利要求1所述的自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料的制備方法，其特征在于，所述含三價釩源、有機配體和聚丙烯腈的溶液通過以下方法制備得到：將三價釩源、有機配體和聚丙烯腈溶解于極性有機溶劑中，并攪拌，得到所述含三價釩源、有機配體和聚丙烯腈的溶液；其中，所述三價釩源、有機配體和聚丙烯腈的總質量與極性有機溶劑的質量比為0.1～0.3；所述極性有機溶劑選自N-N二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、硝酸亞乙基酯中的一種或幾種。

6.根據權利要求1所述的自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料的制備方法，其特征在于，進行靜電紡絲時，電壓為15～25keV，環境濕度控制在10％～30％，收集滾筒的轉速為300～600r/min，金屬針頭距離收集滾筒的距離為10～25cm。

7.根據權利要求1所述的自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料的制備方法，其特征在于，所述將所述復合納米纖維進行預氧化處理的步驟，具體包括：在空氣氛圍下，以1～5℃/min的升溫速度將所述復合納米纖維在150～250℃下保溫6～12h。

8.根據權利要求1所述的自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料的制備方法，其特征在于，所述將所述自支撐多級結構復合納米纖維進行熱處理的步驟，具體包括：在保護性氣氛中，以1～5℃/min的升溫速度將所述自支撐多級結構復合納米纖維在600～900℃下保溫1～5h。

9.一種自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料，其特征在于，所述自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料采用權利要求1～8任一所述的自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料的制備方法制得。

10.權利要求9所述的自支撐多級結構氮化釩基碳納米纖維復合材料作為電極材料在鋰離子電池、鈉離子電池、水系鋅離子電池、鋰硫電池或超級電容器中的應用。