[发明专利]一种含锡微/纳米结构掺杂碳材料及其制备方法

权利要求书

1.一种不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)前驱体溶液的制备

称取一定质量的聚合物基碳前驱体加入到极性溶剂后，在室温条件下搅拌8-12h，待完全溶解后加入锡源，继续搅拌8-12h，经过滤后备用；

(2)前驱体成型

①纤维状前驱体的制备

前驱体溶液经湿法纺丝、干法纺丝、干喷湿纺、溶液气流纺丝或离心纺丝的方式，可制备得到纤维状前驱体；

或②薄膜状前驱体的制备

将前驱体溶液浇铸在不锈钢带上，连续地通过逆向流动的热空气炉，固化后从钢带上连续地剥下，得到薄膜状前驱体；

(3)纤维状或薄膜状前驱体的热处理

将步骤(2)中所得的纤维状或薄膜状前驱体放入煅烧炉中进行预氧化，预氧化温度为250℃，再置于真空高温炉内于惰性气氛下，升温至1300-1400℃，保温1-4h，待热处理过程全部完成后取出，通过不同的保温时间，即可得到不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料；

所述不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料，由上层的不同含锡微/纳米结构和下层的碳材料两部分掺杂得到；

所述上层的含锡微/纳米结构包含纳米颗粒、超长纳米线、纳米板以及纳米柱中的一种以上；其中，制得的纳米颗粒为椭圆状或长条状，长度为80-150nm；纳米线直径为90-110nm，长度为10-100μm；纳米板厚度为10-20μm，长度为10-100μm；纳米柱直径为150-200nm，长度为1-100μm。

2.根据权利要求1所述的一种不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的聚合物基碳前驱体包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚芳硫醚中的一种或两种以上；锡源为五水合四氯化锡、二水合氯化亚锡、硫酸锡含锡化合物、二辛基锡或四苯基锡有机化合物；极性溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、丙酮、乙醇中的一种或两种以上；前驱体溶液中锡源、碳源、极性溶剂的质量份数比的范围为：3∶7∶90～5∶10∶85；过滤用过滤器筛网的孔数为500-2000目。

3.根据权利要求1所述的一种不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中纤维状前驱体可采用湿法纺丝、干法纺丝、干喷湿纺、溶液气流纺丝或离心纺丝的纺丝方法制备，纺丝所采用的喷丝孔直径为0.01-0.5mm，纺丝液的推进速度为800-1600ml/h；薄膜状前驱体则是通过流延成膜的方法进行制备，流延速度为10-20m/min，膜厚为0.05-0.15mm，热空气炉温度为50-80℃。

4.根据权利要求1所述的一种不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中纤维状或薄膜状前驱体采用煅烧炉进行预氧化，真空高温炉进行惰性气氛下的高温碳化，惰性气氛包括氮气、氩气或氮氩混合气，纤维状或薄膜状前驱体的预氧化温度为250℃，升温速率为5℃/min；升温至1300-1400℃，升温速率为5-7℃/min，保温时间为1-4h。