[发明专利]一种PVDF作为碳源的多孔导电纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明提出了一种PVDF作为碳源的多孔导电纤维及其制备方法和应用，所述制备方法包括，首先形成PVDF、PMMA和DMF的混合溶液，将混合溶液经纺丝得到纤维，将纤维脱除氟化氢，然后将脱除氟化氢的纤维在保护气体氛围下煅烧得到多孔导电纤维。本发明的制备方法所得多孔导电纤维能够保持碳化前的纤维形态，且碳化后所得纤维的具有良好的电导率和孔隙率，能够作为负载材料应用于多种领域，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及多孔碳材料技术领域，尤其涉及一种PVDF作为碳源的多孔导电纤维及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学应用的不断发展，多孔导电材料作为一种性能优良的载体材料广泛应用于传感器、催化、超级电容器、二次电池正极材料等各种材料学领域，其中导电碳材料作为一种廉价的材料，因其可石墨化、导电性能良好、易于微加工、化学性质稳定等优势而受到了广泛的关注。

目前商业化的碳材料多为人工石墨类、并不具有丰富的孔隙结构，前沿的研究中，碳纤维作为一种形貌可控的材料被诸多学者所研究，比较成熟可控的工艺为聚丙烯腈作为碳源的静电纺丝方法，该方法在碳化的过程中，无法完美保留前驱体的原有形貌，碳化后的碳纤维与碳化前的聚丙烯腈纤维具有不同的尺寸和表观结构，不利于设计成品的形貌，因此，开发出一种基于高分子原有形貌制备多孔导电炭的方法十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于，提出了一种具有较大的比表面积的采用PVDF作为碳源的多孔导电碳纤维及其制备方法和应用。

本发明的目的之一还在于，提出一种表观形貌容易调控的采用PVDF作为碳源的多孔导电碳纤维及其制备方法和应用。

本发明的目的之一还在于，提出一种具有良好的导电性能的采用PVDF作为碳源的多孔导电碳纤维及其制备方法和应用。

本发明中所指PVDF是指聚偏氟乙烯。

本发明中所指PMMA是指聚甲基丙烯酸甲酯。

本发明中所指DMF是指N,N-二甲基甲酰胺。

本发明中所指DBU是指1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯。

本发明中所指PAN是指聚丙烯腈。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种PVDF作为碳源的多孔导电纤维制备方法，具体的，包括如下步骤：

S1、形成PVDF、PMMA和DMF的混合溶液；

S2、将S1所得混合溶液经纺丝得到纤维；

S3、将S2所得纤维脱除氟化氢；

S4、将脱除氟化氢的纤维在保护气体氛围下煅烧得到多孔导电纤维。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S1中，PVDF：PMMA：DMF的质量比为(2-4)：(1-3)：(40-60)。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述PMMA的数均分子量为30000-200000g/mol，所述PVDF的数均分子量为50000-200000g/mol。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述PMMA的数均分子量为150000g/mol，所述PVDF的数均分子量为200000g/mol。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述纺丝的方法可以是任何现有的纺丝技术，包括但不限于静电纺丝法。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S2中，纺丝的方法为静电纺丝法，纺丝电压为12.5-18kV，针头距离金属接收板的距离为40-70cm，针头的内直径为0.2-0.8mm，静电纺丝的温度为15-20℃，喷出速度为5-15ml/h。