一种含氮分级孔碳纳米管膜的制备方法技术

本申请公开了一种含氮分级孔碳纳米管膜的制备方法，包括：以含有金属盐的高分子聚合物纳米纤维膜作为模版，金属有机骨架材料作为碳源制备得到。所述制备方法简单；制备的含氮分级孔碳纳米管膜具有自支撑特性，可以直接用作锂空气电池正极，消除粘接剂对电池性能的不利影响，同时具有很高的放电比容量和循环稳定性，并且其传质性能和孔道利用率大大提高，具有制备性能优异、工艺简单、工艺重复性好、成本低和环境友好等优势。

Preparation of a Nitrogen-containing Graded Porous Carbon Nanotube Film

The present application discloses a preparation method of nitrogen-containing hierarchical porous carbon nanotube films, which includes: using polymer nanofiber films containing metal salts as templates and metal-organic skeleton materials as carbon sources. The preparation method is simple; the prepared nitrogen-containing hierarchical porous carbon nanotube film has self-supporting characteristics, can be directly used as a positive electrode of lithium air battery, eliminating the adverse effects of adhesives on battery performance, has high discharge specific capacity and cycle stability, and greatly improves its mass transfer performance and pore utilization ratio, and has excellent preparation performance, simple process and repeatability. Good, low cost and environmentally friendly advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种含氮分级孔碳纳米管膜的制备方法
本申请涉及一种含氮分级孔碳纳米管膜的制备方法，属于碳材料的制备方法及其应用领域。
技术介绍
随着经济的高速发展和人口的急剧膨胀，人类对能源的需求日益增加。传统的以化石能源为主体的能源结构不仅造成了资源的巨大浪费，而且带来了严重的环境污染。减少对化石能源的依赖，大力发展可再生能源，提高其在能源消费中的比重，是人类社会发展的必然选择。为了实现可再生能源的有效利用，开发高效的能源储存(储能)技术至关重要。在各种储能技术中，锂离子电池因其较高的能量密度和循环稳定性，在近30年间得到了迅猛的发展。自1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池以来，其在智能手机、笔记本电脑、电动汽车等领域得到了广泛应用。尽管现有的基于嵌锂化合物正极的锂离子电池的容量已接近其理论值，但是仍不能满足高速发展的电子工业和新兴的电动汽车等行业的需求，因此寻找具有更高能量密度的二次电池系统迫在眉睫。在众多的二次电源体系中，锂空气电池因其具有超高的能量密度备受瞩目，成为目前储能领域研究的热点之一。锂空气电池采用半开放体系，正极的多孔空气电极提供反应“场所”而不直接参与反应，正极活性物质氧气直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氮分级孔碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，包括：以含有金属盐的高分子聚合物纳米纤维膜作为模版，金属有机骨架材料作为碳源制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种含氮分级孔碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，包括：以含有金属盐的高分子聚合物纳米纤维膜作为模版，金属有机骨架材料作为碳源制备得到。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将含有金属盐和高分子聚合物的溶液静电纺丝，预氧化，烧结I，获得金属氧化物纳米纤维膜；(2)将步骤(1)中所述金属氧化物纳米纤维膜置于含有金属有机骨架材料的溶液中，浸泡I，干燥，得到金属氧化物@MOF纳米纤维膜，烧结II，获得金属氧化物@含氮分级孔碳纳米纤维膜；其中，所述金属有机骨架材料包括含氮配体中的至少一种；(3)将步骤(2)中所述金属氧化物@含氮分级孔碳纳米纤维膜置于稀酸溶液中，浸泡II，得到所述含氮分级孔碳纳米管膜。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述静电纺丝的条件包括：电压为10～30KV，温度为20～40℃，相对湿度为10％～40％，接收距离为5～20cm；优选地，步骤(1)中所述静电纺丝的纺丝液中高分子聚合物的质量分数为5％～30％，纺丝液中金属盐离子的质量分数为5％～30％；优选地，所述金属盐离子包括Zn2+、Co2+、Ni2+中的至少一种；优选地，所述高分子聚合物包括聚丙烯腈、聚乳酸、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述预氧化的条件为：200～350℃于空气中预氧化1～3h；所述烧结I的条件为：800～1400℃烧结1～3h；优选地，所述烧结I的气氛为空气。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述浸泡I的条件为：60～80℃下浸泡12～48h；所述烧结II的条件为：非活性气体氛围中，800～1200℃烧结1～3h；所述含氮配体选自二甲基咪唑、苯并咪唑中的至少一种；优选地，所述含有金属有机骨架材料的溶液的浓度为1mol/L～5mol/L；优选地，所述非活性气体包括氮气、惰性气体中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂红娇，郑秀文，徐东平，于跃，
申请(专利权)人：临沂大学，
类型：发明
国别省市：山东,37