一种纳米碳纤维和金属复合电极及其应用的制作方法

文档序号:20283093发布日期:2020-04-07 15:36阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种纳米碳纤维和金属复合电极,其特征在于:以高分子聚合物和金属盐的混合物作为前驱体,经静电纺丝法制成复合纳米纤维,预氧化后高温碳化处理,再经氧化处理制得,其中纳米碳纤维的直径在100-1000nm,金属颗粒直径在2-100nm,金属颗粒分布于纳米碳纤维表面,金属颗粒的一部嵌入于纳米碳纤维中,另一部裸露于纳米碳纤维表面,金属于复合电极中的质量分数为1%~50%;优选的,金属于复合电极中的质量分数为5%~20%,更优选的,为10%-20%。

所述的高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乳酸、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种以上;

所述金属为铋和铅中的一种或两种。

2.一种权利要求1所述的纳米碳纤维和金属复合电极,其特征在于:步骤如下,

1)将金属盐溶于或分散于溶剂中,超声0.5-2h,形成金属盐溶液;

2)将高分子聚合物溶于上述含金属盐溶液中,在40-85℃下搅拌10-30h,制得纺丝液;

3)将纺丝液经静电纺丝制成聚合物纤维膜;

4)将得到的聚合物纤维膜在200-350℃于空气中预氧化1-3h,然后在惰性气氛下于800-2000℃碳化热处理1-3h;

5)将碳化处理后的纳米碳纤维金属复合电极在350-500℃于空气中氧化1-3h,除去金属颗粒表面包裹的石墨片层,使金属颗粒暴露在纤维表面。

3.根据权利要求2所述的纳米碳纤维和金属复合电极,其特征在于:所述的高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乳酸、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种以上;

所述金属盐为硫酸铋、硝酸铋、磷酸铋、氯化铋、甲酸铋、乙酸铋、次水杨酸铋、硝酸铅、氯化铅中的一种或两种。

4.根据权利要求2所述的纳米碳纤维和金属复合电极,其特征在于:所述纺丝液中高分子聚合物的质量分数为5%-30%,所述纺丝液中金属盐与高分子聚合物的质量分数比例为1%-60%,优选的,为5-30%。

5.根据权利要求2所述的纳米碳纤维和金属复合电极,其特征在于:所述溶剂n,n-二甲基甲酰胺、无水乙醇、四氢呋喃、二氯甲烷中的一种或二种以上。

6.根据权利要求2所述的纳米碳纤维和金属复合电极,其特征在于:所述惰性气体为氮气或氩气中的一种或二种。

7.根据权利要求2所述的纳米碳纤维和金属复合电极,其特征在于:将纺丝液经静电纺丝制成聚合物纤维膜,具体过程为:将3-20ml的上述溶液置于注射器中,保持注射器针尖与接收板在5-20cm距离,选择注射器针尖与接收板的电压10-30kv、10-30℃、相对湿度10%-40%条件进行纺丝。

8.一种权利要求1-7任一所述纳米碳纤维和金属复合电的应用,其特征在于:所述液流电池为全钒液流电池。


技术总结
本发明公开了一种液流电池用纳米碳纤维/金属复合电极及其制备方法。该电极材料以高分子聚合物和金属盐的混合物作为前驱体,经静电纺丝法制成纳米纤维,然后高温碳化处理,再经表面氧化刻蚀处理制得,其中纳米碳纤维的直径为100~1000nm,金属颗粒直径在2~100nm,金属颗粒分布于纳米碳纤维表面,金属颗粒的一部嵌入于纳米碳纤维中,另一部裸露于纳米碳纤维表面。所述制备方法制备的纳米碳纤维/金属复合电极用于液流电池时具有良好的电催化活性和电化学可逆性,具有制备方法简单、工序少、原料易得、价格低廉等优点。

技术研发人员:刘涛;李先锋;张华民
受保护的技术使用者:中国科学院大连化学物理研究所;大连奥晟隆新材料有限公司
技术研发日:2018.09.29
技术公布日:2020.04.07
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