[发明专利]一种金属碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征是包括如下步骤：

(1)配置静电纺丝溶液：将1～10wt％的聚合物加入有机溶液中，放入60～90℃的烘箱中恒温处理3～30小时，再加入金属前驱体，然后搅拌4～24小时，制得静电纺丝溶液，金属前驱体与聚合物的质量之比为(0.5～10)：1；所述金属前驱体为微米尺度的颗粒，其在一个维度、两个维度或三个维度上为微米尺寸；

(2)采用静电纺丝方法制备复合纳米纤维膜：使用的静电纺丝方法参数：注射器针头内径为0.9～1.6mm，温度为15～40℃，相对湿度30％，静电电压为15～22kV，纺丝液流量为0.4～1.5ml/h，接收距离为15～30cm，转筒转速为500～1200rpm，采用单针或多针头纺丝；

(3)热处理：将所述步骤(2)得到的复合纳米纤维膜在氮气氛围、600～1000℃下进行热处理，升温速度为1～10℃/min，降温速度为1～10℃/min，保温时间为1～5小时，即得最终产物；

所述金属碳纳米纤维复合材料，包括碳纳米纤维和块体金属活性材料；所述块体金属活性材料的表面被聚合物基的碳包覆，且内部为纳米球形材料；所述块体金属活性材料由所述碳纳米纤维牵引并被所述碳纳米纤维所缠绕；所述金属活性物质占所述金属碳纳米纤维复合材料的质量分数为30～70％。

2.根据权利要求1所述的金属碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚吡咯、聚酰亚胺或聚乙烯醇中的一种或两种组合。

3.根据权利要求1所述的金属碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的溶剂为无水乙醇、丙烯碳酸酯、乙酸乙酯、丁烯碳酸酯、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、或N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的金属碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的金属前驱体为柠檬酸铁、柠檬酸铋、柠檬酸钴、柠檬酸铁铵、柠檬酸镍、柠檬酸锌、柠檬酸钛、柠檬酸锆、柠檬酸锡、柠檬酸镁或柠檬酸铜中的一种或多种组合。