[发明专利]一种强吸水多孔导电碳纤维棒及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种强吸水多孔导电碳纤维棒的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料碳纤维棒依次进行预碳化、聚电解质浸渍、二次碳化处理；(2)将步骤(1)处理后的碳纤维棒依次浸渍于亲水性高分子溶液和亲水性小分子溶液中，得到所述的强吸水多孔导电碳纤维棒。分步碳化原料碳纤维棒，可以提高碳纤维棒的导电性，再对碳纤维棒进行亲水活化和保水处理，亲水活化和保水处理能够在不影响碳纤维棒导电性的同时提高其吸水能力。本发明制得的碳纤维棒吸水能力强，速度快，且导电能力好，将其与纳米水离子技术相结合，有利于后续OH自由基的形成，实现空调等电器的长期有效的空气净化。

技术领域

本发明属于碳纤维材料领域，具体涉及一种强吸水多孔导电碳纤维棒及其制备方法与应用。

背景技术

随着空气污染的日益加剧，人们对居住环境的空气质量越来越关注。然而，室内空气污染成为人体接触环境污染物、造成健康危害的主要途径之一。常见的室内化学污染，包括挥发性有机物、甲醛、氨气、苯系列、CO、臭氧等等；生物污染包括各种寄生虫、细菌、病毒等。

为了改善和提高室内空气质量，人们利用各种技术去除室内空气污染物。其中，纳米水离子技术是利用空气中的水分，冷凝结露，并对其施加高电压，使其逐步分裂成水雾，从而产生纳米尺寸水粒子。所产生的纳米水分子具有颗粒微小和稳定性强等特点。并且，纳米水离子中包含的OH自由基可以将细菌蛋白质中的氢抽出，使其失去活性，起到除菌的作用。除此以外，其对于异味，病毒和过敏源也可以起到分解或抑制的作用，因此纳米水分子被广泛地应用于空气净化等领域。

碳纤维材料，表面有丰富的微孔，有许多含氧官能团，较大的比表面积，能有效除去空气中的挥发性有害气体，同时对可吸入颗粒物也有很好的去除效果，成为了最具有潜力的环境净化材料。目前对碳纤维材料表面活化的方法包括预氧化、物理活化法、化学活化法(使用比较广泛的溶液包括KOH、CaCl₂、HCl、HNO₃、NaOH等)和电化学氧化法、微波处理法、化学气相沉积法、远程等离子处理法等。

公开号为CN105696114A的中国专利文献公开了一种孔径大小和孔隙率可调的碳纤维材料，采用静电纺丝技术制备SiO₂-聚丙烯腈纤维；将SiO₂-聚丙烯腈纤维浸泡于氢氟酸溶液中除去SiO₂后，在空气气氛下预氧化，再在惰性气体气氛下高温碳化，冷却后即得到所述的碳纤维材料。本发明的制备方法通过调节SiO₂微球的粒径及质量分数，从而实现碳纤维材料的孔径大小和孔隙率的调控。

公开号为CN104402483A的中国专利文献公开了一种碳纤维碳化硅复合材料的制备方法，该发明将碳纤维预制体在石墨炉中处理，以丙烷为碳源，惰性气体为载体进行沉积；再通过化学气相渗透法对预制体进行致密化处理；将以上试样经过短时间热解碳沉积同时取出；将取出试样进行PCS先驱体溶液浸渍，经过多次浸渍、裂解循环，获得碳纤维碳化硅复合材料；制备得到的碳纤维碳化硅复合材料具有优异的高温机械性能、高热导率及低膨胀系数。

然而，当前研究中大多局限于利用碳纤维的吸附性能，如何将碳纤维本身的固有导电能力与纳米水离子技术相结合，实现空调等电器的长期有效的空气净化的研究还未有报道。究其原因在于，碳纤维的本身的吸水能力较差，无法实现快速吸水，阻碍了后续OH自由基的形成。如何从技术着手，获得高导电性和高吸水性能并具有优异保水能力的碳纳米纤维棒，是目前面向社会需求亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种强吸水多孔导电碳纤维棒的制备方法，步骤简单，能够制备得到具有优异吸水能力和导电能力的碳纤维棒，在室内空调空气净化领域等方面应用前景广泛。

具体采用的技术方案如下：

一种强吸水多孔导电碳纤维棒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料碳纤维棒依次进行预碳化、聚电解质浸渍、二次碳化处理；