[发明专利]一种碳纳米棒复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种碳纳米棒复合材料及其制备方法和应用，其解决了现有静电纺丝工艺活性物质含量低且易团聚、纤维直径大、电化学性能差的技术问题，其外层为碳包覆层，内层为活性物质，活性物质为一维金属氧化物，具有中孔，活性物质含量为50～80wt％，纳米棒直径为30～100纳米。本发明同时提供了其制备方法和应用。本发明工艺简单，制得的材料活性物质含量高且分散均匀、具有丰富孔结构、纳米棒直径小，作为电极材料电化学性能优异。

主权项

1.一种碳纳米棒复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)配置静电纺丝溶液：取聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇中，室温搅拌得到均匀透明的溶液；将正硅酸乙酯加入以上透明溶液中搅拌均匀，随后加入活性物质搅拌得到均匀分散的浆料；(2)采用静电纺丝工艺制备纳米纤维膜：所述的静电纺丝工艺参数：注射器针头内径为0.7～1.2mm，温度为10～30℃，相对湿度<30％，静电电压为14～20kV，纺丝液流量为0.3～1.0ml/h，接收距离为10～25cm，转筒转速为400～1000rpm，采用单针或多针头纺丝，得到PVP/活性物质/TEOS纤维膜；(3)去除正硅酸乙酯：将步骤(2)得到的聚合物纳米纤维膜置于真空烘箱中，温度为50～100℃，时间为10～20h,正硅酸乙酯蒸发，得到PVP/活性物质中空纤维膜；(4)预氧化工艺：将步骤(3)得到的中空纤维膜在空气氛围、250～300℃下进行热处理，升温速度为1～10℃/min，降温速度为1～10℃/min，保温时间为1～2小时，即得预热处理产物；(5)碳化工艺：将步骤(4)得到的产物在惰性气氛、500～1000℃下进行碳化，升温速度为1～10℃/min，降温速度为1～10℃/min，保温时间为2～8小时，即得具有高活性物质含量的多孔碳纳米棒；所述多孔碳纳米棒，其设有外层和内层，所述外层为碳包覆层，所述内层为活性物质，所述活性物质为一维金属氧化物，所述碳包覆层的厚度为5～15纳米，具有孔径为5～30纳米的中孔，所述活性物质含量为50～80wt％，所述碳纳米棒直径为30～100纳米。