一种高导电性碳纤维纸及其制备方法与流程

1.本发明属于燃料电池技术领域，具体属于一种高导电性碳纤维纸及其制备方法。


背景技术：

2.燃料电池是一种电化学的发电装置，与传统电池不同，其等温地按电化学方式直接将化学能转变为电能，而不经过热机过程，因此不受卡诺循环的限制，能量转化效率高；同时其凭借环境友好的优点被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。其中，质子交换膜燃料电池以其无噪音、零污染、无腐蚀、功率密度高、转换效率高、低温启动、体积小等诸多优点，被认为是最有希望成为航天、军事、电动车和区域性电站的首选电源。
3.碳纤维纸是质子交换膜燃料电池核心部件——扩散层电极的基体部分，在燃料电池运行中主要是承担支撑和传质作用，同时确保由反应生成的水的有效排出与气体的扩散路径。即，由碳纤维和经碳化的树脂粘合剂构成的平面结构体需要极高的导电性、力学强度、气体透过性和排水性。但是，现在的碳纤维纸仍存在着导电性差的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高导电性碳纤维纸及其制备方法，通过在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，并通过二次浸渍吸附包含贵金属的无机盐，碳化后在碳纤维纸表面形成金属纳米单质颗粒均匀分布的多孔碳基底，有效提高了碳纤维纸的导电性。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高导电性碳纤维纸，所述高导电性碳纤维纸为三维网络结构，具体由改性碳纤维与树脂碳粘结形成，所述改性碳纤维表面具有多孔碳基底，所述多孔碳基底表面负载有贵金属单质，内部嵌有石墨化碳包覆的过渡金属单质。
6.进一步的，所述多孔碳基底占所述高导电性碳纤维纸的质量百分比为0.6％～2.59％，所述贵金属单质占所述高导电性碳纤维纸的质量百分比为0.6％～3.45％，所述树脂碳占所述高导电性碳纤维纸的质量百分比为17％～45％；
7.所述树脂碳通过聚合物胶热处理得到。
8.本发明提供一种高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
9.s1，使用表面处理剂对短切碳纤维进行预处理，并将预处理后的短切碳纤维成型，得到碳纤维原纸；
10.s2，将碳纤维原纸在包含可溶性过渡金属盐的第一浸渍液中进行完全浸渍，再加入2-甲基咪唑溶液，反应后干燥、得到第一中间体；
11.s3，将第一中间体浸渍在包含贵金属的无机盐的第二浸渍液中，或将包含贵金属的无机盐的第二浸渍液喷洒在第一中间体上，干燥得到第二中间体；
12.s4，对第二中间体进行热压、碳化处理得到高导电性碳纤维纸。
13.进一步的，所述s2中，所述第一浸渍液包括第一聚合物胶、可溶性过渡金属盐和第
二溶剂，所述s1中短切碳纤维与可溶性过渡金属盐的用量比为(0.9～1.1)g：(0.25～1)mmol；第一聚合物胶、2-甲基咪唑、可溶性过渡金属盐和第二溶剂的用量比为(4.2～10.8)g：(7.4～59.2)mmol：(0.8～2.9)mmol：(70～90)g。
14.进一步的，所述s2中，第一聚合物胶包括聚丙烯腈、环氧树脂、醇溶性酚醛树脂或高残碳树脂中的至少一种；可溶性过渡金属盐包括可溶性钴盐和可溶性锌盐，可溶性钴盐与可溶性锌盐的摩尔比为6:0～0:6；第二溶剂为甲醇或乙醇。
15.具体实施中，可溶性过渡金属盐不限定于可溶性钴盐和/或锌盐，还可以是铁盐。
16.进一步的，s2中，将碳纤维原纸在第一浸渍液中完全浸渍3min～30min后，再逐滴加入2-甲基咪唑溶液，反应3min～15min得到第一中间体。
17.进一步的，s3中，第二浸渍液包括第二聚合物胶和贵金属的无机盐，其中，第二聚合物胶的水溶液的浓度为6wt％～10wt％，贵金属的无机盐的摩尔浓度为5mmol/l～50mmol/l；所述第二聚合物胶包括水溶性酚醛树脂、水溶性聚乙烯吡咯烷酮或水溶性高残碳树脂中至少一种；所述贵金属的无机盐包括硝酸银、氯铂酸钠、氯铂酸铵、氯钯酸钠中至少一种。
18.进一步的，s1中短切碳纤维与s3中包含贵金属的无机盐的用量比为(0.9～1.1)g：(0.125～1)mmol。
19.进一步的，s4中，所述热压为先在0.25mpa～4mpa压强下于130℃下热压30min～40min，再在0.25mpa～4mpa压强下于170℃热压30min～40min；所述碳化处理为：在惰性气氛中，以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至1400℃～1700℃，保温1h～3h。
20.进一步的，s1中，碳纤维原纸的制备步骤具体如下：
21.s1.1对直径为5μm～8μm，长度为1mm～10mm的短切碳纤维进行预分散；
22.s1.2采用表面处理剂对s1.1处理后的短切碳纤维进行预处理，同时加入粘结剂和第一溶剂混合得到浆料，其中短切碳纤维、表面处理剂、粘结剂和第一溶剂的质量比为(9～11)：(5～15)：(10～18)：(20000～30000)；
23.s1.3将浆料通过湿法成型工艺成型，然后烘干得到碳纤维原纸；
24.其中，所述表面处理剂为聚苯乙烯磺酸钠；所述粘结剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚环氧乙烷中的至少一种，所述第一溶剂为水、甲醇、乙醇中的至少一种。
25.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
26.本发明提供一种高导电性碳纤维纸及其制备方法，不仅在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，同时对碳纤维原纸进行了二次浸渍，强化了碳纤维之间的网络结构，提高了碳纤维纸的力学性能；并且通过二次浸渍使第一中间体上吸附上了贵金属盐，通过热压碳化过程，碳纤维表面的有机金属框架化合物形成内部嵌有石墨化碳包覆过渡金属单质的多孔碳基底，同时贵金属盐被还原为金属纳米单质颗粒，并由于限域作用均匀分布在多孔碳基底表面，有效提高了碳纤维纸的导电性。
27.同时，碳纤维表面的多孔碳基底在微观上呈现交错的粗糙结构，强化了碳纤维、树脂碳之间的网络结构和结合力，有效提高了碳纤维纸的力学性能，避免了高温石墨化工艺带来的机械性能明显下降的问题，又克服了低温碳化存在的导电性差的问题，实现了碳纤维纸机械性能和导电性能的协同控制。
28.本发明对第二中间体进行碳化处理后，有机金属框架化合物热解后其内部的过渡
金属生成金属单质，金属单质与有机框架中的氮元素构成金属-氮多元配位体，同时贵金属盐还原为金属纳米单质颗粒，两者在燃料电池应用中均起到催化作用，辅助催化剂强化催化效果。
29.本发明通过控制短切碳纤维与表面处理剂、粘结剂的质量比，利用表面处理剂的改性作用，粘结剂的表面位阻作用，实现了碳纤维的单丝分散，保证了碳纤维原纸的匀度。
附图说明
30.图1是本发明实施例1得到的碳纤维纸样品的xrd图。
具体实施方式
31.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
32.本发明提供一种高导电性碳纤维纸，由改性碳纤维与树脂碳粘结形成三维网络结构，改性碳纤维表面具有多孔碳基底，多孔碳基底表面负载有贵金属单质，内部嵌有石墨化碳包覆的过渡金属单质。
33.具体实施中，改性碳纤维是指对碳纤维进行改性，使碳纤维表面具有多孔碳基底，多孔碳基底表面负载有贵金属单质，且内部嵌有石墨化碳包覆的过渡金属单质；其中，石墨化碳是指有机金属框架化合物内部部分含碳物质在热处理过程中被过渡金属催化形成，也就是热处理过程中，有机金属框架化合物转化为多孔碳基底，其内部部分含碳物质被过渡金属催化，形成石墨化碳包覆的过渡金属单质，其表面吸附的贵金属盐转化为贵金属单质，负载在多孔碳基底表面。
34.优选的，多孔碳基底占高导电性碳纤维纸的质量百分比为0.6％～2.59％；
35.优选的，贵金属单质占高导电性碳纤维纸的质量百分比为0.6％～3.45％；
36.优选的，树脂碳占高导电性碳纤维纸的质量百分比为17％～45％；
37.优选的，树脂碳通过聚合物胶热处理得到。
38.本发明提供一种高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
39.s1，碳纤维原纸的制备：将直径为5～8μm高强高导电碳纤维t700短切至长度为1～10mm，得到短切碳纤维；
40.将表面处理剂、粘结剂溶解于第一溶剂中得到分散液；
41.其中，短切碳纤维、表面处理剂、粘结剂和第一溶剂的质量比为(9～11)：(5～15)：(10～18)：(20000～30000)；
42.优选的，碳纤维还可以是t300、石墨化纤维或者t300、石墨化纤维、t700以任意比混合的混合物。
43.将短切碳纤维先用水浸湿，过滤后使用低浓度分散液预分散，过滤备用；然后将预分散的碳纤维均匀分散于上述分散液中，超声+搅拌，低速搅拌一段时间后得到单丝分散的分散液，即浆料；将浆料湿法成型后于30～40℃烘干得到碳纤维原纸；
44.其中，预分散的低浓度分散液是指浓度低于分散液的浓度。
45.s2，将第二溶剂均分为两份，将第一聚合物胶、可溶性过渡金属盐分散于一份第二溶剂中得到第一浸渍液，将2-甲基咪唑溶于另一份第二溶剂中得到2-甲基咪唑溶液，备用；
46.将s1得到的碳纤维原纸浸渍于s2的第一浸渍液中，3～30min实现完全浸渍，完全
浸渍后再将2-甲基咪唑溶液逐滴加入，反应3～15min，在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，反应结束后将碳纤维原纸取出，烘干得到所述第一中间体；
47.s3，将第二聚合物胶、贵金属的无机盐溶解于水中得到第二浸渍液；将s2中的第一中间体浸渍在第二浸渍液中8～10h，或者将第二浸渍液喷洒至第一中间体上，静置8～10h，取出，烘干得到第二中间体；
48.s4，将s3得到的第二中间体先在0.25～4mpa压强下于130℃下热压30～40min，再在0.25～4mpa压强下于170℃热压30～40min，最后在氩气保护下，按照5～10℃/min的升温速率升温至1400～1700℃，保温1～3h，得到高导电性碳纤维纸。
49.s1中，表面处理剂为聚苯乙烯磺酸钠；粘结剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或聚环氧乙烷中至少一种；第一溶剂为水、甲醇或乙醇中的至少一种。
50.s2中，第一聚合物胶、2-甲基咪唑、可溶性过渡金属盐和第二溶剂的用量比为(4.2～10.8)g：(7.4～59.2)mmol：(0.8～2.9)mmol：(70～90)g；
51.优选的，第二溶剂为甲醇或乙醇；
52.优选的，第一聚合物胶为聚丙烯腈、环氧树脂、醇溶性酚醛树脂或高残碳树脂中至少一种；
53.优选的，可溶性过渡金属盐包括可溶性钴盐和可溶性锌盐，可溶性钴盐与可溶性锌盐的摩尔比为6:0～0:6，有机金属框架化合物为zif～67、zif～8或zif～zn/co；
54.优选的，可溶性的钴盐为硝酸钴或氯化钴中的至少一种，可溶性的锌盐为硝酸锌、乙酸锌、氯化锌、硫酸锌的至少一种。
55.具体实施中，可溶性过渡金属盐还可以是可溶性铁盐。
56.优选的，短切碳纤维与可溶性金属盐的用量比为(0.9～1.1)g：(0.25～1)mmol；
57.s3中，第二聚合物胶的水溶液的浓度为6～10wt％，贵金属的无机盐的摩尔浓度为5～50mmol/l；
58.优选的，第二聚合物胶为水溶性酚醛树脂、水溶性聚乙烯吡咯烷酮或水溶性高残碳树脂中至少一种；
59.优选的，贵金属的无机盐为硝酸银、氯铂酸钠、氯铂酸铵、氯钯酸钠中至少一种；
60.优选的，短切碳纤维与贵金属的无机盐的用量比为(0.9～1.1)g：(0.125～1)mmol；
61.实施例1
62.本实施例提供了高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
63.s1，将8g聚苯乙烯磺酸钠和15g聚丙烯酰胺溶解于25l水中，得到分散液；
64.将10g长度为4mm的短切碳纤维用水润湿，再用低浓度分散液预分散后过滤，最后分散于分散液中，得到分散均匀、单丝分散的浆料；
65.将浆料通过湿法成型工艺，于35℃烘干得到碳纤维原纸；
66.s2，将s1得到的碳纤维原纸通过包含可溶性金属盐的浸渍液浸渍处理，在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，干燥得到第一中间体；
67.具体为：
68.s21，将160g甲醇均分为两份，将18.3g酚醛树脂、5.5mmol硝酸钴分散于一份甲醇中得到第一浸渍液，将105mmol 2-甲基咪唑溶于另一份甲醇中得到2-甲基咪唑溶液，备用；
69.s22，将碳纤维原纸浸渍于s21的第一浸渍液中，15min完全浸渍后再将2-甲基咪唑溶液逐滴加入，反应5min后将碳纤维原纸取出，烘干得到第一中间体；
70.s3，将9.6g的水溶性聚乙烯吡咯烷酮、3mmol的硝酸银溶解于160g水中，得到第二浸渍液；将s2中的第一中间体浸渍在第二浸渍液中8h，烘干得到第二中间体；
71.s4，将s3得到的中间体先在0.5mpa压强下于130℃下热压35min，再在0.25mpa压强下于170℃热压40min，最后在氩气保护下，按照5℃/min的升温速率升温至1600℃，保温2h，得到高导电性碳纤维纸。
72.实施例2
73.本实施例提供了高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
74.s1，将15g聚苯乙烯磺酸钠和10g聚乙烯醇溶解于20l甲醇中，得到分散液；
75.将9g长度为1mm的短切碳纤维用水润湿，再用低浓度分散液预分散后过滤，最后分散于分散液中，得到分散均匀、单丝分散的浆料；
76.将浆料通过湿法成型工艺，于30℃烘干得到碳纤维原纸；
77.s2，将s1得到的碳纤维原纸通过包含可溶性金属盐的浸渍液浸渍处理，在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，干燥得到第一中间体；
78.具体为：
79.s21，将160g乙醇均分为两份，将13.125g环氧树脂、5.5mmol硝酸钴和硝酸锌(摩尔比1：1)分散于一份乙醇中得到第一浸渍液，将23.125mmol 2-甲基咪唑溶于另一份乙醇中得到2-甲基咪唑溶液，备用；
80.s22，将碳纤维原纸浸渍于s21的第一浸渍液中，3min完全浸渍后再将2-甲基咪唑溶液逐滴加入，反应15min后将碳纤维原纸取出，烘干得到第一中间体；
81.s3，将9.6g的水溶性聚乙烯吡咯烷酮、0.8mmol的氯铂酸铵溶解于160g水中，得到第二浸渍液；将s2中的第一中间体浸渍在第二浸渍液中9h，烘干得到第二中间体；
82.s4，将s3得到的中间体先在4mpa压强下于130℃下热压30min，再在2mpa压强下于170℃热压30min，最后在氩气保护下，按照8℃/min的升温速率升温至1400℃，保温3h，得到高导电性碳纤维纸。
83.实施例3
84.本实施例提供了高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
85.s1，将5g聚苯乙烯磺酸钠和18g聚环氧乙烷溶解于30l乙醇中，得到分散液；
86.将11g长度为7mm的短切碳纤维用水润湿，再用低浓度分散液预分散后过滤，最后分散于分散液中，得到分散均匀、单丝分散的浆料；
87.将浆料通过湿法成型工艺，于40℃烘干得到碳纤维原纸；
88.s2，将s1得到的碳纤维原纸通过包含可溶性金属盐的浸渍液浸渍处理，在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，干燥得到第一中间体；
89.具体为：
90.s21，将320g甲醇均分为两份，将40.965g聚丙烯腈、10mmol硝酸锌分散于一份甲醇中得到第一浸渍液，将224.55mmol 2-甲基咪唑溶于另一份甲醇中得到2-甲基咪唑溶液，备用；
91.s22，将碳纤维原纸浸渍于s21的第一浸渍液中，20min完全浸渍后再将2-甲基咪唑
溶液逐滴加入，反应10min后将碳纤维原纸取出，烘干得到第一中间体；
92.s3，将9.6g的水溶性聚乙烯吡咯烷酮、8mmol的氯铂酸钠溶解于160g水中，得到第二浸渍液；将s2中的第一中间体浸渍在第二浸渍液中10h，烘干得到第二中间体；
93.s4，将s3得到的中间体先在0.25mpa压强下于130℃下热压40min，再在3mpa压强下于170℃热压35min，最后在氩气保护下，按照10℃/min的升温速率升温至1700℃，保温1h，得到高导电性碳纤维纸。
94.实施例4
95.本实施例提供了高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
96.s1，将5g聚苯乙烯磺酸钠和18g聚环氧乙烷和聚丙烯酰胺溶解于25l乙醇的水溶液(乙醇与水质量比为1:9)中，得到分散液；
97.将10g长度为10mm的短切碳纤维用水润湿，再用低浓度分散液预分散后过滤，最后分散于分散液中，得到分散均匀、单丝分散的浆料；
98.将浆料通过湿法成型工艺，于35℃烘干得到碳纤维原纸；
99.s2，将s1得到的碳纤维原纸通过包含可溶性金属盐的浸渍液浸渍处理，在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，干燥得到第一中间体；
100.具体为：
101.s21，将140g甲醇均分为两份，将21.6g高残碳树脂、5.8mmol氯化钴分散于一份甲醇中得到第一浸渍液，将24.8mmol 2-甲基咪唑溶于另一份甲醇中得到2-甲基咪唑溶液，备用；
102.s22，将碳纤维原纸浸渍于s21的第一浸渍液中，25min完全浸渍后再将2-甲基咪唑溶液逐滴加入，反应10min后将碳纤维原纸取出，烘干得到第一中间体；
103.s3，将9.6g的水溶性聚乙烯吡咯烷酮和水溶性酚醛树脂、10mmol的氯钯酸钠溶解于160g水中，得到第二浸渍液；将第二浸渍液喷洒在s2中的第一中间体上静置8h，烘干得到第二中间体；
104.s4，将s3得到的中间体先在0.5mpa压强下于130℃下热压35min，再在0.25mpa压强下于170℃热压40min，最后在氩气保护下，按照6℃/min的升温速率升温至1600℃，保温2h，得到高导电性碳纤维纸。
105.实施例5
106.本实施例提供了高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
107.s1，将5g聚苯乙烯磺酸钠和18g聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇溶解于28l甲醇的水溶液(甲醇与水的质量比为2:8)中，得到分散液；
108.将9.5g长度为4mm的短切碳纤维用水润湿，再用低浓度分散液预分散后过滤，最后分散于分散液中，得到分散均匀、单丝分散的浆料；
109.将浆料通过湿法成型工艺，于35℃烘干得到碳纤维原纸；
110.s2，将s1得到的碳纤维原纸通过包含可溶性金属盐的浸渍液浸渍处理，在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，干燥得到第一中间体；
111.具体为：
112.s21，将180g甲醇均分为两份，将8.4g酚醛树脂和环氧树脂(质量比1:1)、5.8mmol乙酸锌和硝酸钴(摩尔比1：5)分散于一份甲醇中得到第一浸渍液，将118.4mmol 2-甲基咪
唑溶于另一份甲醇中得到2-甲基咪唑溶液，备用；
113.s22，将碳纤维原纸浸渍于s21的第一浸渍液中，10min完全浸渍后再将2-甲基咪唑溶液逐滴加入，反应15min后将碳纤维原纸取出，烘干得到第一中间体；
114.s3，将9.6g的水溶性高残碳树脂和酚醛树脂、1.25mmol的氯铂酸钠和硝酸银(摩尔比为1:1)溶解于160g水中，得到第二浸渍液；将第二浸渍液喷洒在s2中的第一中间体上静置9h，烘干得到第二中间体；
115.s4，将s3得到的中间体先在0.5mpa压强下于130℃下热压35min，再在0.25mpa压强下于170℃热压40min，最后在氩气保护下，按照7℃/min的升温速率升温至1600℃，保温2h，得到高导电性碳纤维纸。
116.实施例6
117.本实施例提供了高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
118.s1，将5g聚苯乙烯磺酸钠和18g聚环氧乙烷和聚丙烯酰胺溶解于22l乙醇的水溶液(乙醇与水的质量比为5:5)中，得到分散液；
119.将10.5g长度为10mm的短切碳纤维用水润湿，再用低浓度分散液预分散后过滤，最后分散于分散液中，得到分散均匀、单丝分散的浆料；
120.将浆料通过湿法成型工艺，于35℃烘干得到碳纤维原纸；
121.s2，将s1得到的碳纤维原纸通过包含可溶性金属盐的浸渍液浸渍处理，在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，干燥得到第一中间体；
122.具体为：
123.s21，将140g甲醇均分为两份，将10.8g高残碳树脂和聚丙烯腈、2.5mmol氯化钴和氯化锌(摩尔比1：2)分散于一份甲醇中得到第一浸渍液，将7.4mmol 2-甲基咪唑溶于另一份甲醇中得到2-甲基咪唑溶液，备用；
124.s22，将碳纤维原纸浸渍于s21的第一浸渍液中，25min完全浸渍后再将2-甲基咪唑溶液逐滴加入，反应10min后将碳纤维原纸取出，烘干得到第一中间体；
125.s3，将9.6g的水溶性聚乙烯吡咯烷酮、酚醛树脂和高残碳树脂(质量比为1:1:1)、5.5mmol的氯铂酸钠和氯铂酸铵溶解于160g水中，得到第二浸渍液；将第二浸渍液喷洒在s2中的第一中间体上静置10h，烘干得到第二中间体；
126.s4，将s3得到的中间体先在1mpa压强下于130℃下热压35min，再在0.25mpa压强下于170℃热压40min，最后在氩气保护下，按照5℃/min的升温速率升温至1600℃，保温2h，得到高导电性碳纤维纸。
127.实施例7
128.本实施例提供了高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
129.s1，将5g聚苯乙烯磺酸钠和18g聚环氧乙烷溶解于26l乙醇中，得到分散液；
130.将11g长度为7mm的短切碳纤维用水润湿，再用低浓度分散液预分散后过滤，最后分散于分散液中，得到分散均匀、单丝分散的浆料；
131.将浆料通过湿法成型工艺，于40℃烘干得到碳纤维原纸；
132.s2，将s1得到的碳纤维原纸通过包含可溶性金属盐的浸渍液浸渍处理，在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，干燥得到第一中间体；
133.具体为：
134.s21，将320g乙醇均分为两份，将37.24g酚醛树脂、聚丙烯腈和高残碳树脂(质量比为3:1:1)、3.2mmol氯化钴和硫酸锌(摩尔比5：1)分散于一份乙醇中得到第一浸渍液，将204.13mmol 2-甲基咪唑溶于另一份乙醇中得到2-甲基咪唑溶液，备用；
135.s22，将碳纤维原纸浸渍于s21的第一浸渍液中，20min完全浸渍后再将2-甲基咪唑溶液逐滴加入，反应10min后将碳纤维原纸取出，烘干得到第一中间体；
136.s3，将20g的水溶性高残碳树脂、10mmol的氯铂酸钠、硝酸银和氯钯酸钠溶解于200g水中，得到第二浸渍液；将s2中的第一中间体浸渍在第二浸渍液中8h，烘干得到第二中间体；
137.s4，将s3得到的中间体先在3mpa压强下于130℃下热压35min，再在1mpa压强下于170℃热压40min，最后在氩气保护下，按照5℃/min的升温速率升温至1600℃，保温2h，得到高导电性碳纤维纸。
138.实施例8
139.本实施例提供了高导电性碳纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
140.s1，将8g聚苯乙烯磺酸钠和15g聚丙烯酰胺溶解于25l甲醇的水溶液中，得到分散液；
141.将10g长度为4mm的短切碳纤维用水润湿，再用低浓度分散液预分散后过滤，最后分散于分散液中，得到分散均匀、单丝分散的浆料；
142.将浆料通过湿法成型工艺，于35℃烘干得到碳纤维原纸；
143.s2，将s1得到的碳纤维原纸通过包含可溶性金属盐的浸渍液浸渍处理，在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，干燥得到第一中间体；
144.具体为：
145.s21，将160g甲醇均分为两份，将18.3g酚醛树脂、5.5mmol硝酸钴和硫酸锌(摩尔比为2:1)分散于一份甲醇中得到第一浸渍液，将105mmol 2-甲基咪唑溶于另一份甲醇中得到2-甲基咪唑溶液，备用；
146.s22，将碳纤维原纸浸渍于s21的第一浸渍液中，15min完全浸渍后再将2-甲基咪唑溶液逐滴加入，反应5min后将碳纤维原纸取出，烘干得到第一中间体；
147.s3，将12.8g的水溶性聚乙烯吡咯烷酮、3mmol的硝酸银溶解于160g水中，得到第二浸渍液；将s2中的第一中间体浸渍在第二浸渍液中8h，烘干得到第二中间体；
148.s4，将s3得到的中间体先在0.5mpa压强下于130℃下热压35min，再在0.25mpa压强下于170℃热压40min，最后在氩气保护下，按照5℃/min的升温速率升温至1600℃，保温2h，得到高导电性碳纤维纸。
149.对比例1
150.与实施例1的过程相同，不同的是s2中不加入硝酸钴和2-甲基咪唑。
151.对比例2
152.与实施例1的过程相同，不同的是s3中不加入可溶性金属盐。
153.对比例3
154.与实施例1的过程相同，不同的是不进行s3过程。
155.本发明实施例1-实施例8样品的性能相当，以实施例1的样品为例，对实施例1和对比例1～对比例3制备得到的高导电性碳纤维纸的厚度、密度、电阻率、拉伸强度、弯曲强度、
孔隙率进行检测。测试结果如表1所示。
156.表1实施例1及对比例1～对比例3样品的性能测试结果表
[0157][0158]
从表1中可以看出，实施例1制得的碳纤维纸的电阻率低于对比例的样品，说明实施例1样品的导电性较好；同时，实施例1样品的拉伸强度和弯曲强度均大于对比例制得的碳纤维纸，说明本发明中通过在碳纤维原纸表面构筑有机金属框架化合物，以及对碳纤维原纸进行二次浸渍后高温处理，有效提高了碳纤维纸样品的导电性和机械性能。
[0159]
同时，本发明对实施例1的样品进行了xrd测试(图1)，根据图1可以看出，碳纤维纸表面构筑的co金属框架化合物(zif-67)通过热处理衍生出了co金属单质，其表面吸附的贵金属ag盐热解生成了ag单质。