[发明专利]硫化钴镍/碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明属于过渡金属硫化物‑碳材料技术领域，具体为一种硫化钴镍/碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用。本发明制备过程包括通过静电纺丝和高温碳化法制备得到碳纳米纤维，再通过一步水热法在碳纳米纤维上原位生长硫化钴镍纳米棒。本发明所制备的碳纳米纤维具有化学性质稳定、导电性好、力学性能优良等优点；最终的硫化钴镍/碳纳米纤维复合材料形貌可控，硫化钴镍纳米棒均匀地生长在碳纳米纤维上，充分利用了碳纳米纤维独特的基底结构和高的比表面积。本发明制备的硫化钴镍/碳纳米纤维复合材料可作为理想的高性能电催化材料，以及锂离子电池、超级电容器等新能源器件的电极材料。

主权项

一种硫化钴镍/碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将聚丙烯腈粉末加入到N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，持续搅拌，得到均一的粘稠分散液；（2）将得到的聚丙烯腈分散液进行静电纺丝，得到聚丙烯腈纳米纤维膜；（3）将得到的聚丙烯腈纺丝膜在空气气氛下进行预氧化，得到预氧化后的聚丙烯腈纳米纤维膜；（4）将所得预氧化后的聚丙烯腈纳米纤维膜在惰性气体保护下进行高温碳化，得到碳纳米纤维膜；（5）将钴盐、镍盐、硫脲和尿素溶于去离子水中，得到均一的盐溶液；钴盐的质量浓度范围为10~50 mg mL‑1，镍盐的质量浓度范围为5~25 mg mL‑1，硫脲的质量浓度为10~50 mg mL‑1，尿素的质量浓度为10~30 mg mL‑1；（6）将所得到的盐溶液与碳纳米纤维膜进行水热反应，得到硫化钴镍纳米棒/碳纳米纤维复合材料；所述水热反应，反应温度为160~220℃，反应时间为10~24 h；（7）将得到的硫化钴镍/碳纳米纤维复合材料在惰性气体保护下进行热处理，以完善硫化钴镍纳米棒的晶体结构。