[发明专利]一种多孔碳化硅纳米纤维的制备方法

摘要

一种多孔碳化硅纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）配制纳米碳纤维前驱体聚合物纺丝溶液；（2）静电纺丝制备聚合物纳米纤维；（3）将聚合物纳米纤维进行预氧化交联；（4）预氧化聚合物纳米纤维的高温烧成，制得纳米碳纤维；（5）纳米碳纤维与硅粉发生碳热还原反应得到多空碳化硅纳米纤维。本发明所得碳化硅纳米纤维的形貌、直径以及有序性都可通过简单的手段得到有效调控；生产周期较短，便于实现扩大化生产，其制备工艺过程简单，便于实现工业生产；多孔碳化硅纳米纤维在高温过滤、高温催化、催化剂载体、隔热隔声、气体分离和化学传感器等领域有着广泛的应用前景。

主权项

一种多孔碳化硅纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）配制纺丝溶液：将纳米碳纤维前驱体聚合物溶解于溶剂中配制成均相纺丝溶液，所述纳米碳纤维前驱体聚合物在均相纺丝溶液中的浓度为5wt% ~50wt%；（2）静电纺丝：将步骤（1）所得均相纺丝溶液进行静电纺丝，静电纺丝所用的喷头是内径大小为0.5~1.5mm的金属针头，纺丝电压12 kV ~30kV，接收距离15~25cm，供料速率5~30μl/min，纺丝温度为10~60℃，空气相对湿度为20RH% ~ 80RH%；在电场力作用下，纺丝溶液逐渐牵伸细化，同时溶剂挥发，形成聚合物纳米纤维收集在接收器上；（3）预氧化交联：将步骤（2）得到的聚合物纳米纤维置于氧化炉中，以0.1~10℃/min的升温速率升温至200~300℃，保温0.5~5h，进行预氧化交联，冷却至室温后得到不熔化纳米纤维； （4）高温烧成：将步骤（3）得到的不熔化纳米纤维在惰性气氛保护下，以1~10℃/min的升温速率升温到600~2500℃，保温时间为0.5~3h，高温热解，得到纳米碳纤维；（5）碳热还原：将步骤（4）得到的纳米碳纤维与硅粉一起放入刚玉坩埚中，在流量为0.1~1.0 L/min的惰性气氛保护下，以3~10℃/min的升温速率加热至1250~1600℃，保温时间为1~10h，进行碳热还原反应，得多孔碳化硅纳米纤维；所述硅粉与纳米碳纤维的摩尔比大于1:1。