[发明专利]一种多孔碳布、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种多孔碳布。此外，本发明还公开了所述的多孔碳布的制备方法，碳布在丙酮、乙醇、水中的至少一种溶剂中浸渍，随后经干燥处理，得到预处理碳布；将得到的预处理碳布在600℃‑650℃下烧结，制得所述的多孔碳布。本发明采用一步退火法制备出了孔径均匀的多孔碳纤维布，方法简单环保。本发明所述的多孔碳布作为电化学法降解染料废水阳极材料，可有效降解亚甲基蓝、罗丹明b、甲基橙等多种染料废水。将所述的多孔碳布作为生长基底，活性材料与碳布接触好，这有利于锂离子在材料中的嵌入/脱出，将其用作锂离子、钠离子电池负极具有巨大的优势，这种新颖的多级复合结构具有很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及碳纤维布的制备领域，具体涉及一种具有多孔性能的碳布、及其制备方法，及其在污水处理、电池材料等领域的应用。

背景技术

碳布为碳纤维布的简称，是一种用碳纤维交错而成的纺织物，碳布具有良好的穿透选择性，已经广泛运用于很多领域，如燃料电池膜电极，超级电容器电极材料，锂硫电池正极材料，锂空气电池正极材料，锂离子电池负极材料等。但是，商用碳纤维布的电化学活性不高，比表面积较小，导致其能量存储能力较低，这些缺陷限制了碳布的进一步的应用。

印染行业每年产生大量印染废水，其排放量占总工业废水排放量的35％，染料废水不仅具有高化学需氧量、高色度的特点，还含有大量“三致”毒性的难降解有机污染物；随着染料工业的飞速发展和方法的不断进步，新型助剂、染料等在染料行业的大量使用，进一步加重了染料废水脱色处理的难度，对水环境造成了严重的污染。染料废水处理主要是对其进行脱色。染料废水的处理方法可分为物理化学法、化学法、生物法、高级氧化法和电化学法等。其中电化学氧化法由于其独有的优越性，近年来正被广泛研究应用。电化学法处理有如下优点：(1)以电子为反应试剂，无二次污染，环境友好；(2)能量利用率高；(3)处理设备简单，流程方便；(4)无需加压升温，安全性好；(5)适用范围广，可用于降解化学需氧量(COD)0.1mg/L-100mg/L的有机废水；(6)电化学处理有杀菌作用，使废水中的细菌等微生物失去活性。

柔性储能装置已经在可穿戴柔性电子设备，诸如电子纸张、柔性屏幕和可穿戴传感器等领域引起了极大关注。这些发明将被广泛使用并对未来的生活方式产生深远影响。在各种能量存储装置中，由于拥有高能量密度、长寿命和倍率性能，二次电池被认为是最有希望的候选者。对柔性电池的应用而言，设计出有优秀的柔性、良好的循环稳定性和高倍率性能的适用于轻型结构的电极非常重要。近来，碳纳米管和石墨烯等碳材料由于其良好的导电性和机械灵活性而被广泛用作活性材料的电极材料和载体基质，研究人员已经做出了很多努力。另一方面，由于其优异的结构稳定性，高导电性和商业可用性，碳布已被证明是柔性电池的良好基材。与传统电池不同，柔性电极通常不含粘合剂和导电添加剂。碳纤维布适用于柔性电池的重要因素是其电化学性能在变形条件下是稳定的。为了开发出高性能柔性电池，迫切需要活性材料与柔性基底材料之间有良好的接触。因此，一种多孔碳布的制备方法，是很有实际应用价值。

现有技术中也报道了一些碳布的处理方法，例如，公开号为CN 104179001 A的中国专利文献公开了一种表面经过湿法化学改性的碳布的制备方法，将裁剪后的碳布放于丙酮中浸透后取出并自然晾干，得样品A；将样品A和浓硝酸放入水热反应釜中，然后将水热反应釜放到均相反应器中于80-140℃保温反应1-4小时，反应结束后取出碳布，并用去离子水进行清洗，最后真空烘干，即得到表面经过湿法化学改性的碳布。

再如，公开号为CN 103334295 A的中国专利以及公开号为CN 104018340 A的中国专利文献均公开了类似的碳布处理方法，均将碳布置于硝酸溶液中回流处理，制得改性的碳布。

现有的这些方法需要在高氧化性酸条件下回流处理，且制得的材料的性能并不理想。

发明内容

本发明第一目的在于，提供了一种具有多孔结构的纤维碳布，旨在提升碳布的性能。