[发明专利]一种单原子金属掺杂碳纳米纤维膜及其制备方法

权利要求书

1.一种单原子金属掺杂碳纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：按质量比1：0.001～1.0取含氮高分子聚合物与金属盐，将其溶于溶剂中，在设定温度下反应0～24小时形成纺丝溶液；

步骤二：将步骤一所得纺丝溶液进行静电纺丝，得到金属/聚合物纳米纤维膜；

步骤三：将步骤二所得金属/聚合物纳米纤维膜进行稳定化、碳化后得到高含量单原子掺杂的碳纳米纤维薄膜。

2.按照权利要求1所述一种单原子金属掺杂碳纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤一中金属盐取自铁盐、钴盐、镍盐、铜盐、锡盐、锰盐、锌盐中的一种或多种。

3.按照权利要求1所述一种单原子金属掺杂碳纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述含氮高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡啶、聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺中的一种。

4.根据权利要求1所述一种单原子金属掺杂碳纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水、丙酮、甲醇、乙二醇、二氯甲烷、四氯化碳、氨水中的一种。

5.根据权利要求1所述一种单原子金属掺杂碳纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述设定温度为25～60℃。

6.根据权利要求1所述一种单原子金属掺杂碳纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述的静电纺丝的电压为5～25kV，接收距离为10～30cm；静电纺丝喷头的内径为0.1～0.6mm，静电纺丝的推进速度为0.1～5mL/h。

7.根据权利要求1所述一种单原子金属掺杂碳纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述稳定化是将金属/聚合物纳米纤维薄膜在空气中以1～10℃/min的升温速率加热至200～280℃，并保温0-120min。

8.根据权利要求1所述一种单原子金属掺杂碳纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述碳化是将稳定化后的金属/聚合物纳米纤维膜在氮气或氩气的气氛下以1～5℃/min的升温速率加热至500～1000℃，并保温0～180min。

9.一种单原子金属掺杂的碳纳米纤维膜，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述制备方法所得。