中空碳纳米纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中空碳纳米纤维及其制备方法，其中，所述方法包括：(1)将聚丙烯腈、牺牲相和溶剂混合，以便得到纺丝液；(2)将所述纺丝液进行纺丝，以便得到原丝纤维；(3)将所述原丝纤维进行预氧化处理，以便得到预氧化后前驱体；(4)将所述预氧化后前驱体进行碳化处理，以便得到中空碳纳米纤维；其中，在步骤(1)中，所述牺牲相包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的至少两种。由此，采用该方法来制备中空碳纳米纤维，操作简便，生产效率高，形貌可控性高，可以规模化生产。可以规模化生产。可以规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
中空碳纳米纤维及其制备方法


[0001]本专利技术属于碳纳米材料
，具体涉及一种中空碳纳米纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳纳米纤维是一种含碳量在90％以上的超细碳材料，其中，中空贯穿碳纳米纤维较实芯碳纳米纤维相比，具有密度更低、比表面积更大、化学耐受性好等优点，在过滤吸附、超级电容器、燃料电池、催化剂载体、储氢材料、智能服饰等方面有更好的应用。
[0003]近十年来，制备中空碳纳米纤维一般常用同轴静电纺丝技术。喷头为两个同轴的金属细管，其中壳层液体和核层液体材料分装于两个通道，分别连接两个储液器，为内液、外液提供两个不同的通道。将碳前驱体聚合物配成溶液置于壳层储液器，热解聚合物置于核层储液器，静电纺丝后，获得外层为碳前驱体聚合物，内层为可热降解的热解聚合物的核壳结构，再经过预氧化和碳化，除去热解聚合物，获得中空碳纤维。但是，使用同轴静电纺丝方法获得完整的核壳结构纤维，进而获得中空贯穿碳纳米纤维，需要控制一系列苛刻的实验参数，包括核壳溶液的浓度、分子量、粘度、电导率、表面张力、核壳流速，及其流速比。另外，同轴静电纺丝装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备中空碳纳米纤维的方法，其特征在于，包括：(1)将聚丙烯腈、牺牲相和溶剂混合，以便得到纺丝液；(2)将所述纺丝液进行纺丝，以便得到原丝纤维；(3)将所述原丝纤维进行预氧化处理，以便得到预氧化后前驱体；(4)将所述预氧化后前驱体进行碳化处理，以便得到中空碳纳米纤维；其中，在步骤(1)中，所述牺牲相包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的至少两种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述聚丙烯腈的分子量为5～30万。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述牺牲相的分子量为3～10万。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为200～400rpm，时间为12～24h。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述牺牲相包括聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯，所述聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的质量比为(1～2)：(1～2)；任选地，在步骤(1)中，所述牺牲相包括聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮，所述聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，刘玉锇，王湘麟，周鸿康，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：