[发明专利]一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的制备方法及应用

权利要求书

1.一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将两种不同分子量的同种聚合物和碳源溶解在溶剂中，搅拌一段时间混合均匀制成均一稳定的前驱体溶液；

S2、将上述前驱体溶液通过静电纺丝技术制成前驱体纤维膜；

S3、将上述前躯体纤维膜在空气气氛进行预氧化得到纳米纤维膜；

S4、将上述稳定化的纳米纤维膜在惰性气体氛围下进行碳化，得到柔性致密碳纳米碳纤维膜。

2.根据权利要求1所述的一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S1的具体过程为：

S11、先按照聚合物与碳源的摩尔比5-50:100，分别量取聚合物与碳源；

S12、再按照聚合物和碳源的总质量与溶剂质量的质量比1:5-15，量取溶剂；

S13、分别将聚合物和碳源溶解在溶剂中，并搅拌30-120min后得到前驱体溶液。

3.根据权利要求2所述的一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的制备方法，其特征在于，所述碳源为聚丙烯腈、聚乙烯醇、纤维素、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯酸乙二醇酯的至少一种；所述溶剂为水、乙醇、乙二醇、乙酸或N,N-二甲基甲酰胺的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：在0-100℃及相对湿度35-70％的条件下，所述前驱体溶液以0.1-10mL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将纺丝设备的纺丝区间施加10-35kV的直流高压电源进行静电纺丝，且接收装置与喷丝头之间的距离为5-35cm。

5.根据权利要求1所述的一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S3的具体过程为：将上述前躯体纤维膜在空气氛围下煅烧，煅烧温度从室温25℃逐步升至100-300℃，升温速度为1-10℃/min，并且在最高煅烧温度下保持20-240min。

6.根据权利要求1所述的一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S4的具体过程为：将上述稳定化的纳米纤维膜在氮气氛围下碳化，温度从室温25℃逐步升高至500-1000℃，升温速度为0.5-10℃/min，氮气流速10-350mL/min，且在最高碳化温度下保持20-360min。

7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的制备方法，其特征在于，所述柔性致密碳纳米碳纤维膜的纤维平均直径为20-500nm。

8.根据权利要求1-7中任一项权利要求所述的一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的制备方法，其特征在于，所述柔性致密碳纳米碳纤维膜的致密度为5-100gm/cm³。

9.一种柔性致密碳纳米碳纤维膜的应用，其特征在于，根据权利要求1-6任一项权利要求所述的制备方法得到的柔性致密碳纳米碳纤维膜在电池能源领域的应用。

10.一种柔性致密碳纳米碳纤维膜，其特征在于，根据权利要求1-8任一项权利要求所述的制备方法制备而成。