[发明专利]中空碳纳米纤维及其制备方法

权利要求书

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(1～2)：(1～2)；

任选地，在步骤(1)中，所述牺牲相包括聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮，所述聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(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、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮，所述聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(1～2)：(1～2)：(1～2)。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，以所述聚丙烯腈与所述牺牲相的总质量为100质量份计，所述聚丙烯腈为20～90重量份，所述牺牲相为10～80重量份。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述纺丝液的质量浓度为8～20％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述预氧化过程在干燥的空气气氛下进行，所述预氧化的温度为200～300℃，时间为2～5h。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述碳化处理在惰性气氛中进行，所述碳化处理的温度为1000～2000摄氏度，时间为1～3h。

10.一种中空碳纳米纤维，其特征在于，所述中空碳纳米纤维采用权利要求1～9中任一项所述的方法制备得到。