[发明专利]一种多孔彩色碳纤维材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔彩色碳纤维材料，其特征在于，所述的多孔彩色碳纤维材料由两部分构成，即内层的黑色碳纤维和包裹在黑色碳纤维表面的单层多孔薄膜；

所述的碳纤维材料为碳纤维或碳纤维布；

所述单层多孔薄膜材料选自ZnO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂中的一种；

所述的单层多孔薄膜的厚度为160-380 nm；

所述多孔彩色碳纤维材料的制备方法按以下步骤进行：

（1）将碳纤维材料经过清洗后再干燥；

（2）将经步骤（1）处理后的碳纤维材料放入等离子清洗机中进行等离子表面活化处理；

（3）将经步骤（2）处理后的碳纤维材料置于分子层沉积设备中，反应腔温度加热到70-180 ℃，以纯度为99.999%的高纯氮气作为载气，流量设置为20 sccm；采用金属前驱体源为第一前驱体，将其在温度为150 ℃的进气管道以蒸汽的形式脉冲进入反应腔室，脉冲时间0.02-0.5 s；接着用纯度为99.999%的高纯氮气吹扫，吹扫时间10-20 s；采用有机前驱体源为第二前驱体，并将其加热至75℃-100℃，在150 ℃的进气管道以蒸汽的形式脉冲进入反应腔室，脉冲时间0.5-2 s；最后再用纯度为99.999%的高纯氮气，吹扫时间15-30 s，此过程为一个完整的循环，在碳纤维材料表面制备了一层单层有机-无机杂化薄膜；

（4）按照步骤（3）重复沉积循环350-2000次，得到彩色碳纤维材料；

（5）将步骤（4）得到的彩色碳纤维材料在空气中进行热处理，热处理条件如下：在5-50℃/h升温速率下，将彩色碳纤维材料加热到400℃-600℃，在400℃-600℃保持10 min-30min，之后在5-50℃/h的降温速率下，将彩色碳纤维材料从400℃-600℃降温到25℃，得到多孔彩色碳纤维材料。

2.根据权利要求1所述的多孔彩色碳纤维材料，其特征在于，所述单层多孔薄膜的孔径为介孔的孔径。

3.根据权利要求1所述的多孔彩色碳纤维材料，其特征在于，步骤（1）具体为：将碳纤维材料经过乙醇浸泡5-30 min，取出后在25℃、空气湿度小于50 %的环境下自然干燥。

4.根据权利要求1所述的多孔彩色碳纤维材料，其特征在于，步骤（2）中所述碳纤维材料的等离子表面活化处理的条件为：温度10-60 ℃，真空度10-20 Pa，功率7-30 W，时间 3-10分钟。

5.根据权利要求1所述的多孔彩色碳纤维材料，其特征在于，步骤（3）中所述金属前驱体源选自三甲基铝、二乙基锌、四氯化钛和三（二甲胺基）硅烷中的一种。

6.根据权利要求1所述的多孔彩色碳纤维材料，其特征在于，步骤（3）中所述有机前驱体源选自乙二醇和丙三醇中的一种。

7.根据权利要求5所述的多孔彩色碳纤维材料，其特征在于，所述三甲基铝的纯度为99.999%，所述二乙基锌的纯度为99.999%，所述四氯化钛纯度为99.99%，所述三（二甲胺基）硅烷纯度为99.999%。

8.根据权利要求6所述的多孔彩色碳纤维材料，其特征在于，所述乙二醇纯度为99.99%，所述丙三醇的纯度为99.99%。