一种多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维及其制备方法，属于纳米纤维材料的技术领域，用以解决ZIFs材料掺杂浓度低、团聚和形貌不易控制的技术问题。本发明专利技术制备方法包括以下步骤：(1)将高碳产率聚合物、易溶解型聚合物、金属盐与溶剂混合溶解得到纺丝溶液；(2)将纺丝溶液采用纺丝工艺进行纺丝，得到过渡金属修饰聚合物纳米纤维前驱体；(3)将过渡金属修饰聚合物纳米纤维前驱体放入到含有机配体的溶液中浸泡，得到多级结构过渡金属修饰的聚合物纳米纤维；(4)将多级结构过渡金属修饰聚合物纳米纤维煅烧碳化，得到多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维。本发明专利技术通过调节溶液及聚合物的比例，可以控制金属盐在混合溶液中的溶解速度和浓度，金属有机框架尺寸具有可调性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米纤维材料的，尤其涉及一种多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维及其制备方法。

技术介绍

1、随着全球人口数量增加和不可再生资源数量减少，能源危机、环境危机和全球气候变暖等成为制约人类社会发展的关键问题。当前，二氧化碳还原、固氮合成氨、水分解制氢、太阳能和生物质能发电、有机污染物降解等是解决上述问题的关键产业。上述产业的反应过程需要高效的功能性材料来降低反应势垒，提高反应效率和降低环境污染。因此，开发高效且稳定的功能性材料是当前能源、环境和制造等领域关注的重点。

2、纳米材料由于其高比表面积、尺寸效应、优异的机械性能和可定制性，展现出独特的物理化学性质，已成为制备高效功能性材料的关键。其中，金属有机框架是一类由金属离子团簇与有机配体通过配位键形成的多孔结构材料，具有高比表面积、可调节孔径和多功能性官能团的特点。二甲基咪唑作为常用的含氮有机配体，具有较强的配位能力、良好的热稳定性和化学稳定性，为制备氮掺杂的金属有机框架材料提供了基础，二甲基咪唑制备的金属有机框架(zeolitic imidazolate frameworks,zifs)已本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述纺丝溶液中高碳产率聚合物的浓度为5-10wt％，易溶解型聚合物的浓度为5-10wt％，金属盐的浓度为5-15wt％。

3.根据权利要求2所述的多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述高碳产率聚合物为平均100000-200000分子量的聚丙烯腈、1000000-1300000分子量的聚乙烯吡咯烷酮或85000-124000分子量的聚乙烯醇中的一种或多种；所述易溶解型聚合物为小于58000分...

【技术特征摘要】

1.一种多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述纺丝溶液中高碳产率聚合物的浓度为5-10wt％，易溶解型聚合物的浓度为5-10wt％，金属盐的浓度为5-15wt％。

3.根据权利要求2所述的多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述高碳产率聚合物为平均100000-200000分子量的聚丙烯腈、1000000-1300000分子量的聚乙烯吡咯烷酮或85000-124000分子量的聚乙烯醇中的一种或多种；所述易溶解型聚合物为小于58000分子量的聚乙烯吡咯烷酮或/小于30000分子量的聚乙烯醇。

4.根据权利要求3所述的多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述金属盐为硫酸盐、醋酸盐、硝酸盐、乙酰丙酮盐和氯化盐中任意一种或两种以上；所述溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中任意一种或两种以上。

5.根据权利要求1所述的多级结构过渡金属修饰碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述纺丝工艺为湿法纺丝、干法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星，田野，王俊豪，黄闯，李东升，郭庆丰，王安心，陈浩杰，向一泽，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：