[发明专利]一种钒酸铜/聚丙烯腈基碳纳米纤维复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种钒酸铜/聚丙烯腈基碳纳米纤维复合材料的制备方法。以静电纺丝法制备钒酸铜/聚丙烯腈/聚乙烯吡咯烷酮纳米复合材料，然后用去离子水除去水溶性聚乙烯吡咯烷酮，干燥后得到多孔钒酸铜/聚丙烯腈纳米复合材料；最后对多孔钒酸铜/聚丙烯腈纳米复合材料进行碳化，制备出钒酸铜/聚丙烯腈基碳纳米纤维复合材料。本发明方法通过静电纺丝、静置、碳化三个简单而熟悉的实验步骤完成，实验步骤之间相互影响小，减少了实验误差，使制备过程简单、可靠。且所制得的钒酸铜/聚丙烯腈基碳纳米纤维复合材料具有良好的结构规整性和电化学性能，具有高能量密度和高比容量特性，是一种理想的锂离子电池电极材料，尤其适合工业化生产。

主权项

一种钒酸铜/聚丙烯腈基碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)在25 mL烧杯中加入10 mL N,N‑二甲基甲酰胺，然后加入乙酰丙酮铜和乙酰丙酮钒，充分溶解后，常温下连续搅拌90 min，再加入聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮，常温下继续搅拌15 min，得到乙酰丙酮铜、乙酰丙酮钒、聚丙烯腈和聚吡咯烷酮的混合液，即为前驱体溶液；所述乙酰丙酮铜和乙酰丙酮钒的物质的量之比为1:1，所述聚乙烯吡咯烷酮与聚丙烯腈的质量比为1~3:1，所述聚丙烯腈与乙酰丙酮铜的物质的量之比为3.33:100；(2)将步骤(1)制得的前驱体溶液置于带有针头的15 mL注射器中，在针头和接收板之间加电压20 kV，接收板为铝箔，接收距离为15 cm，通过推进泵控制注液速度为1.5 mL/h进行静电纺丝，湿度控制在30~50 %，制得纤维，即为钒酸铜/聚丙烯腈/聚乙烯吡咯烷酮纳米复合材料；(3)将步骤(2)制得的钒酸铜/聚丙烯腈/聚乙烯吡咯烷酮纳米复合材料置于去离子水中浸泡24 h，充分去除材料中的聚乙烯吡咯烷酮，然后于60 ℃下干燥12 h，再置于管式炉中，以氩气为保护气，以2 ℃/min的升温速率在800 ℃下烧结2 h进行碳化，冷却后，即制得钒酸铜/聚丙烯腈基碳纳米纤维复合材料。