氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维及其制备方法，该方法以热固性酚醛树脂为静电纺丝前驱体，添加含过渡金属元素的催化剂，并在碳化过程中引入氨气活化处理，得到氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维。藉此，通过在纤维碳化过程中以引入氨气活化处理，一步实现对碳纳米纤维的氮掺杂，同时也对纤维的中孔分布起到调控作用。本发明专利技术制备方法合理简便，可大规模制备，同时制得的碳纳米纤维具有窄的中孔分布和丰富的含氮基团，能更利于对目标分子/离子的分离、储存和催化等应用。储存和催化等应用。储存和催化等应用。

【技术实现步骤摘要】
氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维材料领域技术，尤其是指一种氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]石墨质多孔碳材料具有高度石墨化、化学热学稳定性好、疏水性强和导电性能佳等优点，是一类优异的吸附材料、催化载体材料和能源存储材料。此类材料的孔结构分布是影响其在实际应用中性能发挥的重要因素。目前，石墨质多孔碳材料孔径分布比较宽，涵盖微孔到大孔的范围，不利于针对目标离子/分子发挥最佳作用，孔结构利用率低。
[0003]石墨质多孔碳材料的表面化学性质也是影响其性能发挥的另一重要因素。通常，氮掺杂是一种有效改善石墨质多孔碳材料表面化学性质的有效方式，可为石墨质多孔碳材料带来更多的反应活性位点，实现更强的电化学性能。但是石墨质多孔碳材料的氮掺杂往往工序较复杂，耗时且成本很高。目前，如何简单有效地调控石墨质多孔碳材料的孔结构和表面化学状态仍然是一难题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种氮掺杂的窄中孔分布的碳纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：以热固性酚醛树脂为静电纺丝前驱体，添加含过渡金属元素的催化剂，并在碳化过程中引入氨气活化处理，得到氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维。2.根据权利要求1所述的氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：（1）前驱体溶液的制备：以质量比1：0.010～0.050：0.020～0.200分别将热固性酚醛树脂、高分子量线性聚合物和含过渡金属元素的催化剂溶解于有机溶剂中，搅拌形成均匀的溶液；其中，热固性酚醛树脂在有机溶剂中的含量为20～40 wt.%；（2）静电纺丝：通过静电纺丝装置将得到的前驱体溶液电纺成复合纤维；电压为20～30 kV，接收距离为20～30 cm，进给速度为0.5～2 mL/h；（3）干燥和固化：将所得复合纤维于空气气氛中逐渐加热到180℃并保持1～3小时；（4）碳化和氨气活化处理：把固化后的复合纤维进行热处理，在惰性气体气氛下升温至800～1000℃，引入氨气气氛并保温1
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3小时，随后得到氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维。3.根据权利要求1所述的氮掺杂的窄中孔分布的碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述热固性酚醛树脂的分子量M
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的范围为60...

【专利技术属性】
技术研发人员：白宇，滕克军，赵东辉，周鹏伟，
申请(专利权)人：福建翔丰华新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：