石墨烯/碳纳米多孔纤维及其制备方法与应用与流程

文档序号:12168964阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种石墨烯/碳纳米多孔纤维,其特征在于,由氧化石墨、聚丙烯腈以及造孔剂组成,其中,氧化石墨:聚丙烯腈:造孔剂的质量比为(1-3):1:(0.2-0.5),通过造孔剂从材料内部挥发和高温碳化形成多孔纤维结构。

2.一种如权利要求1所述的石墨烯/碳纳米多孔纤维,其特征在于,所述造孔剂选自聚苯乙烯、二甲基砜、聚甲基丙烯酸甲酯的一种或两种以上组合。

3.一种如权利要求1或2所述的石墨烯/碳纳米多孔纤维的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)将氧化石墨和聚丙烯腈粉末按照质量比加入到N,N-二甲基甲酰胺溶剂中,超声分散得到氧化石墨烯/聚丙烯腈复合悬浮液;向上述氧化石墨烯/聚丙烯腈复合悬浮液中加入水合肼溶液,充分混合后反应得到石墨烯/聚丙烯腈复合悬浮液;

(2)向上述石墨烯/聚丙烯腈复合悬浮液加入造孔剂粉末并持续搅拌,得到均一、粘稠的含造孔剂的石墨烯/聚丙烯腈分散液;

(3)将上述含造孔剂的/石墨烯/聚丙烯腈分散液进行静电纺丝,得到固化有造孔剂的石墨烯/聚丙烯腈纳米纤维;

(4)将上述固化有造孔剂的石墨烯/聚丙烯腈纳米纤维在空气气氛下预氧化,造孔剂从纤维内部挥发后在纤维表面留下孔,得到多孔的石墨烯/聚丙烯腈纳米纤维;

(5)将多孔的石墨烯/聚丙烯腈纳米纤维在惰性气体保护下进行高温碳化,得到石墨烯/碳纳米多孔纤维。

4.一种如权利要求3所述的石墨烯/碳纳米多孔纤维的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中含造孔剂的石墨烯/聚丙烯腈分散液的固含量为10-15wt%。

5.一种如权利要求3所述的石墨烯/碳纳米多孔纤维的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中所述静电纺丝的工艺参数为:静电场电压15-20kV,纺丝速度0.3-0.6mm/min。

6.一种如权利要求3所述的石墨烯/碳纳米多孔纤维的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中所述预氧化温度为270-300℃,预氧化时间为1-3h。

7.一种如权利要求3所述的石墨烯/碳纳米多孔纤维的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中所述惰性气体为高纯氩气或高纯氮气,所述高温碳化温度为900-1200℃,高温碳化时间为2-4h。

8.一种如权利要求1或2所述的石墨烯/碳纳米多孔纤维,其特征在于,可作为超级电容器、燃料电池、锂离子电池和太阳能电池等新能源器件电极材料的用途。

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