[发明专利]一种负载Pt的“囊泡串”结构碳纤维复合材料及其制备方法

摘要

本发明属于纳米纤维复合材料技术领域，具体为一种负载Pt的“囊泡串”结构碳纤维复合材料的制备方法。本发明方法包括：将可纺性高分子材料纺丝溶液，通过静电纺丝技术得到纳米纤维；通过水浴或水热在纳米纤维表面均匀上载氢氧化氧铁纺锤状纳米棒；将氢氧化氧铁修饰的纤维膜浸泡于多巴胺溶液中，制备聚多巴胺包覆层；通过高温碳化处理，实现纤维的碳化；利用酸液浸泡去除四氧化三铁得到“囊泡串”结构碳纤维材料，通过浸渍法将纳米Pt颗粒均匀上载至碳材料表面，最终得到负载Pt的新型结构碳纤维复合材料。本发明方法安全环保，制备出的复合碳纤维具有催化活性高、比表面积大、导电率高和物理化学性能稳定等优点，可在燃料电池、水裂解等能源器件中发挥重要作用。

主权项

1.一种负载Pt的“囊泡串”结构碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，以“囊泡串”结构碳纤维为负载基体，采用浸渍法在碳骨架上原位生长Pt纳米粒子；其制备原料包括：一种或多种可纺性高分子材料、多巴胺、铁盐、氨水、氯铂酸；具体步骤如下：（1）将可纺性高分子溶解于溶液中，配制成纺丝液，通过单针头静电纺丝技术制备得到纳米纤维膜；（2）将纳米纤维膜置于鼓风烘箱中烘干，并进行预氧化处理；（3）将纳米纤维膜置于铁盐溶液中，进行水热反应，得到氢氧化氧铁修饰的纳米纤维膜；（4）将氢氧化氧铁修饰的纳米纤维膜置于多巴胺溶液中反应，得到聚多巴胺的包覆层；（5）将聚多巴胺包覆的氢氧化氧铁修饰的纳米纤维膜进行高温碳化，得到囊泡内含有四氧化三铁的“囊泡串”纳米纤维，记作CNF@Fe3O4@NC；（6）将CNF@Fe3O4@NC浸泡于酸液中，去除体系中的铁氧化物，得到具有囊泡串结构的纯碳纤维，记作CNF@NC；（7）将一定质量的CNF@NC置于氯铂酸溶液中，滴加过量氨水进行Pt还原；（8）取出纤维膜，用去离子水反复洗涤，并干燥，得到负载Pt的CNF@NC，记为CNF@NC@Pt；步骤（1）中所述的可纺性高分子选自聚丙烯腈、聚酰胺酸、聚酰胺以及聚苯乙烯。