一种纤维状氮化钛/氮化硅/氮化碳复合纳米材料及其制备方法与流程

文档序号:12448246阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种纤维状氮化钛/氮化硅/氮化碳复合纳米材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)氮化钛/氮化硅复合纳米材料的制备:在不断搅拌下依次将15~20g柠檬酸钛、20~30g的硅溶胶依次加入到2~3g、0.005~0.008mol/L的聚乙烯吡咯烷酮和70~90 mL无水乙醇/DMF的混合溶液中,并在30~40℃下搅拌4~8h小时,得到均匀的混合前躯体溶液,然后将前驱体溶液置入具有喷丝头的注射器中,进行纺丝,纺丝的条件为:进样速率为0.3-1m1/h,板间电压为1-2kv/cm,得到前驱体纤维;再将前驱体纤维在空气中600-800℃进行热处理,时间为3-5小时,然后自然冷却至室温,得到钛硅氧化物复合纳米纤维;之后将上述纳米纤维置于管式炉中,在升温前向炉内以100~130mL/min的流速通高纯氮气,然后在此流速通氮气的情况下,匀速升温,将炉温升到1100~1200℃,保持此温度6~8小时,最后在通氮气条件下,将温度降到室温,得到氮化钛/氮化硅复合纳米材料;

(2)氮化钛/氮化硅/氮化碳复合纳米材料:将6~10g碳氮源溶解在40~50mL无水乙醇中,并加入步骤(1)得到的氮化钛/氮化硅复合纳米材料,然后将得到的混合物置于40~60℃的温度下,在不断搅拌下将无水乙醇蒸干,最后将蒸干的后的产品在450~550℃氮气气氛中焙烧3~5h,即得氮化钛/氮化硅/氮化碳三元复合纳米材料。

2.根据权利要求1所述的复合纳米材料,其特征在于,所述复合纳米材料为纤维状结构,纤维的直径为几十个纳米,长度为1-2 um,孔体积为0.33~0.44cm3/g,比表面积为163.2~183.0m2/g。

3.根据权利要求1所述的复合纳米材料,其特征在于,所述三元复合纳米材料的力学性能为:维氏硬度HV20.1-22.5Gpa,抗弯强度953-980Mpa,断裂韧性9.6-10.5Mpa·m½,相对密度98.9%。

4.根据权利要求1所述的复合纳米材料,其特征在于,所述的碳氮源为三聚氰胺或单氰胺。

5.根据权利要求1所述的复合纳米材料,其特征在于,将前驱体溶液置入注射器中,注射器前段连接直径为0.5-1.6mm的喷丝头,注射器置于医用微量注射泵中。

6.根据权利要求1所述的复合纳米材料,其特征在于,无水乙醇/DMF的混合溶液中无水乙醇与DMF的体积比为2:1。

7.一种权利要求1-6任一项所述复合纳米材料在燃料电池、光敏太阳能电池和超级电容器中的应用。

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