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。