[发明专利]一种三维导电材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种三维导电材料，其特征在于，包括以CA/PAN纳米纤维膜经碳化得到含氮导电碳纳米纤维作为三维骨架，以及均匀键合在三维骨架上的纳米片和/或纳米球，纳米片、纳米球为Ni²⁺和Co²⁺作为金属阳离子，NO₃^-、OH^-作为层间阴离子，经交叉堆叠构成的双氢氧化物，额外插入阴离子NO₃^-、OH^-形成层间结构并进行电中和，使双氢氧化物的层间距增大，纳米片之间的间隙组装成致密的纳米级孔道。

2.根据权利要求1所述的三维导电材料，其特征在于，所述CA和PAN的质量比为1：1。

3.根据权利要求1所述的三维导电材料，其特征在于，所述Ni²⁺、Co²⁺的摩尔比为1-2：1-2。

4.权利要求1-3任一项所述的三维导电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）取CA、PAN，于DMF中混合均匀，除去气泡，得到静电纺丝液；

2）取静电纺丝液进行静电纺丝，得到CA/PAN纳米纤维膜；

3）取CA/PAN纳米纤维膜，经分段碳化，得到含氮导电碳纳米纤维；

4）取含氮导电碳纳米纤维，浸泡在Co(NO₃)₂·6H₂O和Ni(NO₃)₂·6H₂O的甲醇溶液中，加入2-二甲基咪唑自组装；

5）洗涤、烘干，得到三维导电材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1）CA和PAN的质量比为1：1，通过磁力搅拌12h混合均匀，混合均匀后，室温下静置6h，得到的静电纺丝液的浓度为15wt%。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2）所述静电纺丝的温度为室温，相对湿度为30%，电压为16.8kV，采用20号静电纺丝针头，注射速度为0.05 mL min ^-1，纺丝针头尖端与收集器之间的距离为25cm。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3）所述分段碳化，先以3℃min⁻¹的升温速率升温至250℃碳化2h，然后在保护气氛下，以5℃min⁻¹的升温速率升温至800℃碳化2h。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤4）甲醇溶液中Co(NO₃)₂·6H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O的摩尔比为1-2：1-2。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤4）加入的2-二甲基咪唑与CA的质量比为1：1，自组装时间为1-12h。

10.权利要求1-3任一项所述的三维导电材料在用于制备电极材料中的用途。