[发明专利]一种石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料的制备方法，其特征在于：所述石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料由纳米碳纤维层或石墨化纳米碳纤维层均匀包覆在石墨颗粒表面构成；

所述石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料的制备方法为：

将炭粉和/或石墨粉与过渡金属盐催化剂通过液相混合后，干燥处理，得到复合粉体材料；在所述复合粉体材料的表面通过CVD沉积方法原位生成纳米碳纤维后，进行高温石墨化处理，即得石墨化纳米碳纤维@石墨复合粉体材料；

或者，

将石墨粉与过渡金属盐催化剂通过液相混合后，干燥处理，得到复合粉体材料；在所述复合粉体材料的表面通过CVD沉积方法原位生成纳米碳纤维后，即得纳米碳纤维@石墨复合粉体材料；

所述CVD沉积方法的过程为：在CVD沉积炉中，先在N₂保护下，加热至430~450ºC，保温1~2小时；再加热至450~550ºC，通入H₂，保温1~2小时，再加热至500~700ºC，通入碳源气体，保温1~4小时；所述碳源气体由碳源、氮气和氢气按照体积比1 : 5~10 : 0.5~2组成，碳源气体流量为4~6 L/min；

所述CVD沉积方法借助多孔模具实现，所述多孔模具包括石墨腔体，所述石墨腔体的底部设有气体入口，顶部设有气体出口，内部设有多层平行金属网；CVD沉积过程中复合粉体材料放置在金属网上。

2.根据权利要求1所述的一种石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料的制备方法，其特征在于：

所述纳米碳纤维层或石墨化纳米碳纤维层的质量百分比含量为4~15%；

所述石墨化纳米碳纤维层的石墨化程度在90%以上。

3. 根据权利要求1或2所述的一种石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料的制备方法，其特征在于：炭粉和/或石墨粉与过渡金属盐催化剂的质量比为100 : 0.1~10。

4.根据权利要求1或2所述的一种石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料的制备方法，其特征在于：所述过渡金属盐催化剂为含铁盐、含钴盐、含镍盐中至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料的制备方法，其特征在于：所述高温石墨化处理的温度为1000~3000ºC。

6.权利要求1~5任一项所述制备方法所得石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料的应用，其特征在于：应用于制备燃料电池复合石墨双极板。

7. 根据权利要求6所述的一种石墨化纳米碳纤维/纳米碳纤维@石墨复合粉体材料的应用，其特征在于：石墨化纳米碳纤维@石墨复合粉体材料或纳米碳纤维@石墨复合粉体材料与粘接树脂按质量百分比40~80% : 20%~60%通过模压成型得到燃料电池复合石墨双极板。