一种多孔碳纳米纤维及制备方法和应用技术

为解决现有技术中存在的碳纳米纤维依赖不可再生资源制备的技术问题，本发明专利技术实施例提供一种多孔碳纳米纤维及制备方法和应用，以克服碳纳米纤维的制备对不可再生资源的依赖。包括：将包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液去除溶剂后，碳化，得到多孔碳纳米纤维。本发明专利技术实施例通过包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液去除溶剂后，碳化，制备得到了多孔碳纳米纤维，其中海藻酸可溶盐为可再生资源，从而，避免了现有技术的碳纳米纤维依赖不可再生资源制备的缺陷。本发明专利技术实施例的多孔碳纳米纤维可用于制备超级电容器电极材料，制得的超级电容器电极材料具有比表面积大、导电性能好的特点。的特点。的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔碳纳米纤维及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种多孔碳纳米纤维及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会经济的快速发展，石油、煤炭等非可再生能源日益枯竭，并且在能源消耗过程中对环境产生了严重的破坏，能源危机和环境问题已经成为了人类社会要面临的主要问题，因此对于清洁能源和新型储能材料的开发已经迫在眉睫。从新能源技术开发和应用来看，人们对电源能量密度和循环性能的要求越来越高，促进了高容量与高循环稳定性的电化学电源的发展，在此背景下，超级电容器应运而生。超级电容器又称为电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能装置，因其功率大、充电时间短、循环寿命长等特点受到了广泛的关注，在混合动力汽车、大飞机、高铁、电子通讯设备等领域有着非常好的应用前景。
[0003]电极材料是影响超级电容器电化学性能的核心部分，作为应用时间最久、工业化程度最高的碳材料，凭借其巨大的比表面积、稳定的物理化学性质和良好的导电性等优点得到了广泛的关注。碳纳米纤维作为碳材料的一种，与零维的碳纳米颗粒相比具有更好的连续性，与二维的碳纳米片相比具有更大的比表面积、更好的和灵活性，并且可穿戴电子器件的出现更加推动了碳纳米纤维的发展。
[0004]传统的碳纳米纤维的制备方法是以石化能源如聚丙烯腈、沥青等为原料(如CN101709517B和CN109943919A)，然而其生产和应用过程中会对环境造成污染，并且由于其石化能源的不可再生性等问题的存在，很大程度限制了其进一步发展。因此，以可再生、无污染的天然资源为原料，开发环境友好、价格低廉的合成工艺将具有极其重要的作用。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的碳纳米纤维依赖不可再生资源制备的技术问题，本专利技术实施例提供一种多孔碳纳米纤维及制备方法和应用，以克服碳纳米纤维的制备对不可再生资源的依赖。
[0006]本专利技术实施例通过下述技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供一种多孔碳纳米纤维的制备方法，包括：
[0008]将包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液去除溶剂后，碳化，得到多孔碳纳米纤维。
[0009]进一步的，所述一种多孔碳纳米纤维的制备方法还包括配制包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液；所述配制包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液，包括：
[0010]分别配制一定浓度的海藻酸可溶盐溶液和亚铁可溶盐溶液，将亚铁可溶盐溶液用滴管缓慢加入快速搅拌的海藻酸可溶盐溶液中。
[0011]进一步的，所述海藻酸可溶盐溶液为海藻酸钠溶液或海藻酸钾溶液；亚铁可溶盐包括氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁或醋酸亚铁中的一种或几种。
[0012]进一步的，所述混合溶液中海藻酸可溶盐的质量分数为0.5％
‑
1.5％，亚铁可溶盐的质量分数为0.5％
‑
1.5％。
[0013]进一步的，所述混合溶液中亚铁可溶盐和海藻酸可溶盐的质量比为(0.3
‑
0.8):1。
[0014]进一步的，将包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液去除溶剂后，碳化，得到多孔碳纳米纤维；包括：将包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液冷冻干燥48h后，碳化，得到多孔碳纳米纤维。
[0015]进一步的，所述碳化的温度为600
‑
900℃，碳化过程中以氮气作为保护气。
[0016]进一步的，所述制备方法还包括：将碳化后得到的多孔碳纳米纤维分别用盐酸和去离子水清洗。
[0017]第二方面，本专利技术实施例提供一种多孔碳纳米纤维，主要由如下原料制备而成：海藻酸可溶盐溶液和亚铁可溶盐溶液；海藻酸可溶盐溶液中海藻酸可溶盐的质量分数为0.5％
‑
1.5％，亚铁可溶盐溶液中亚铁可溶盐的质量分数为0.5％
‑
1.5％。
[0018]第三方面，本专利技术实施例提供所述制备方法制得的多孔碳纳米纤维或者所述多孔碳纳米纤维在制备超级电容器电极材料中的应用。
[0019]本专利技术实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0020]本专利技术实施例的一种多孔碳纳米纤维及制备方法和应用，通过包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液去除溶剂后，碳化，制备得到了多孔碳纳米纤维，其中海藻酸可溶盐为可再生资源，从而，避免了现有技术的碳纳米纤维依赖不可再生资源制备的缺陷。本专利技术实施例的多孔碳纳米纤维可用于制备超级电容器电极材料，制得的超级电容器电极材料具有比表面积大、导电性能好的特点。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例1得到的多孔碳纳米纤维透射电镜图。
[0023]图2为本专利技术实施例2得到的多孔碳纳米纤维透射电镜图。
[0024]图3为本专利技术实施例3得到的多孔碳纳米纤维透射电镜图。
[0025]图4为本专利技术对比例1得到的碳材料透射电镜图。
[0026]图5为本专利技术对比例2得到的碳材料透射电镜图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0028]在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实施例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
[0029]在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0030]在本专利技术的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。
[0031]实施例
[0032]为解决现有技术中存在的碳纳米纤维依赖不可再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括：将包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液去除溶剂后，碳化，得到多孔碳纳米纤维。2.如权利要求1所述一种多孔碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，还包括配制包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液；所述配制包括海藻酸可溶盐和亚铁可溶盐的混合溶液，包括：分别配制一定浓度的海藻酸可溶盐溶液和亚铁可溶盐溶液，将亚铁可溶盐溶液用滴管缓慢加入快速搅拌的海藻酸可溶盐溶液中。3.如权利要求1所述一种多孔碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述海藻酸可溶盐溶液为海藻酸钠溶液或海藻酸钾溶液；亚铁可溶盐包括氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁或醋酸亚铁中的一种或几种。4.如权利要求1
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3任意一项所述一种多孔碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中海藻酸可溶盐的质量分数为0.5％
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1.5％，亚铁可溶盐的质量分数为0.5％
‑
1.5％。5.如权利要求4所述一种多孔碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中亚铁可溶盐和海藻酸可溶盐的质量比为(0.3
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【专利技术属性】
技术研发人员：李继辉，石九菊，胡晓东，何晓云，吴云胜，吴泽轶，肖涵波，袁榆程，吴亚平，
申请(专利权)人：四川金汇能新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：