[发明专利]杂原子掺杂碳纳米管修饰碳纤维纸及其制备方法和应用

权利要求书

1.杂原子掺杂碳纳米管修饰碳纤维纸，其特征在于，以直径为1~10 μm的空心碳管相互交缠的3D网络状结构为支架，并在该结构表面负载杂原子掺杂的碳纳米管；

其中，杂原子掺杂的碳纳米管中杂原子掺杂量在1%~10%之间；

杂原子掺杂的碳纳米管的负载量在20%~40%之间；

由如下步骤制备：

第一步，将碳纳米管超声分散于去乙醇中，超声制成一定浓度的分散液；

第二步，将含有杂原子的线性聚合物溶于溶剂中并滴加到第一步中的碳纳米管分散液中，超声分散一定时间，形成稳定的分散液，含有杂原子的线性聚合物与碳纳米管的质量比为0.5~5；

第三步，将自然纤维素物质经过去离子水和乙醇超声清洗烘干之后，浸入第二步制得的分散液中浸泡，取出干燥；

第四步，第三步所得滤纸置于管式炉中，惰性气氛下焙烧0.5~2 h，制得杂原子掺杂碳纳米管修饰碳纤维纸，其中，焙烧温度为500~1000 ℃，升温和降温速率为1~10 ℃/min；

第二步中，含有杂原子的线性聚合物，选自单链的DNA、聚乙烯吡咯烷酮、聚磺苯乙烯中任意一种；

第三步中，自然纤维素物质为滤纸或者棉花，浸泡时间为3~48 h。

2.如权利要求1所述的碳纤维纸，其特征在于，杂原子为N、P、S中的一种或者多种。

3.如权利要求1或2所述的杂原子掺杂碳纳米管修饰碳纤维纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将碳纳米管超声分散于去乙醇中，超声制成一定浓度的分散液；

第二步，将含有杂原子的线性聚合物溶于溶剂中并滴加到第一步中的碳纳米管分散液中，超声分散一定时间，形成稳定的分散液，含有杂原子的线性聚合物与碳纳米管的质量比为0.5~5；

第三步，将自然纤维素物质经过去离子水和乙醇超声清洗烘干之后，浸入第二步制得的分散液中浸泡，取出干燥；

第四步，第三步所得滤纸置于管式炉中，惰性气氛下焙烧0.5~2 h，制得杂原子掺杂碳纳米管修饰碳纤维纸，其中，焙烧温度为500~1000 ℃，升温和降温速率为1~10 ℃/min。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第一步中，碳纳米管分散液的浓度为0.5~10mg/ml，碳纳米管的直径为8~20 nm，长度为5~50 μm。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第二步中，含有杂原子的线性聚合物，选自单链的DNA、聚乙烯吡咯烷酮、聚磺苯乙烯中任意一种。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第二步中，溶剂为去离子水、乙醇、甲醇中任意一种。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第三步中，自然纤维素物质为滤纸或者棉花，浸泡时间为3~48 h。

8.如权利要求1或2所述的杂原子掺杂碳纳米管修饰碳纤维纸作为锂硫电池隔层的用途。