[发明专利]内管壁负载氧化锡的中空多孔碳纳米纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种内管壁负载氧化锡的中空多孔碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

(1)将聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮溶解在有机溶剂中，室温搅拌后得到第一纺丝液；

(2)将聚乙烯吡咯烷酮和二水氯化亚锡溶解在乙醇和有机溶剂的混合溶剂中，得到第二纺丝液；

(3)将所述第一纺丝液作为壳层溶液，第二纺丝液作为芯层溶液进行同轴静电纺丝，得到碳纤维前驱体；

(4)将所述碳纤维前驱体进行预氧化，得到含有氧化锡纳米粒子的预氧化聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈纳米纤维；

(5)将所述预氧化聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯吡咯烷酮/聚丙烯腈纳米纤维在氮气氛围中高温碳化处理，得到内管壁负载氧化锡的中空多孔碳纳米纤维。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、丙酮、四氢呋喃和三氯甲烷中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述有机溶剂的质量为10-20g，聚丙烯腈的质量为1.2-3.2g，聚甲基丙烯酸甲酯的质量为聚丙烯腈的5-60wt％，聚乙烯吡咯烷酮的质量为聚丙烯腈的5-20wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述有机溶剂的质量为10-20g，乙醇质量为1-2g，聚乙烯吡咯烷酮的质量为1.2-3.2g，二水氯化亚锡的质量为聚乙烯吡咯烷酮的5-25wt％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述静电纺丝的工艺参数为：同轴纺丝头由16号外毛细管和21号内毛细管组成，纺丝电压为15-20kV，芯层溶液和壳层溶液的进料速度均为1.0-1.5mL/h，接收距离为15-20cm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述预氧化的升温速率为1-5℃/min，所述预氧化的温度为200-300℃，所述预氧化的时间为2-4h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述高温碳化的升温速率为5-10℃/min，所述碳化的温度为800-1000℃，所述碳化的时间为2-4h。

8.一种内管壁负载氧化锡的中空多孔碳纳米纤维，其特征在于：其由权利要求1-7任一项所述的制备方法得到。

9.根据权利要求8所述的内管壁负载氧化锡的中空多孔碳纳米纤维，其特征在于：该中空多孔碳纳米纤维的表面包括介孔和微孔，中空管道的孔径为100-200nm，介孔的孔径为2-50nm，微孔的孔径小于2nm。

10.一种如权利要求8所述的内管壁负载氧化锡的中空多孔碳纳米纤维在电池和电容器方面中的应用。