[发明专利]一种石墨烯/碳复合微纳米纤维及其制备方法

摘要

本发明系一种石墨烯‑碳复合微纳米纤维及其制备方法，属于碳纤维材料技术领域。主要包括如下步骤：(1)配制纺丝溶液。将一定量的氧化石墨烯(GO)溶解于N,N二甲基甲酰胺(DMF)中。将一定量的聚丙烯腈粉末加入GO/DMF溶液中，磁力搅拌待PAN完全溶解配制成纺丝溶液。(2)离心纺丝。将纺丝溶液至于离心容器中，调节转速进行离心纺丝。将收集到的PAN/GO纤维置于60℃的干燥箱中烘干30min。(3)预氧化和碳化。将PAN/GO纤维置于管式炉中空气气氛下进行预氧化，280℃保温3h。之后在氮气气氛下进行高温碳化。碳化温度900℃，保温2h。持续通入氮气冷却至室温，得到石墨烯‑碳复合微纳米纤维。该纤维具有比表面积大、比电容高、产量大、成本低等优点。

主权项

1.一种石墨烯‑碳复合微纳米纤维及其制备方法，其特征在于：该方法包括如下几个步骤：(1)纺丝溶液的制备首先，用滴管量取不同质量的DMF溶液加入容量为15ml的玻璃试剂瓶中，用分析天平称量2.0wt％的GO溶解于DMF溶液中，超声振荡lh；待DMF/GO完全分散后，再称量12wt％聚丙烯腈(PAN)粉末缓慢加入到上述混合溶液中，置于磁力搅拌器上开始搅拌。磁力搅拌器台面温度为50℃，磁力搅拌24h，PAN完全溶解后配成纺丝溶液。(2)离心纺丝将搅拌好的纺丝液超声震荡30min，将纺丝溶液缓慢注入离心纺丝容器中，调节纺丝参数进行离心纺丝。将上述离心纺丝收集的形貌和结构良好的GO/PAN维纳米纤维置于玻璃皿中在60℃的干燥箱中烘干30min。(3)纤维的预氧化处理将纺丝得到的GO/PAN微纳米纤维置于管式炉在空气气氛中进行预氧化，以1℃·min‑1的升温速率从25℃升至280℃并恒温预氧化3h，除去有机溶剂，预氧化完成后，GO/PAN微纳米纤维颜色变成了黑色。(4)纤维的碳化处理将预氧化处理的纤维放在瓷舟中，置于真空管式炉内，在氮气的保护下进行高温碳化处理。待30min将管内的气体基本排除干净后，以5℃/min的速率从室温升温至600℃，再以3℃/min的速率升温至900℃，并保温2h进行碳化，最后持续通入氮气冷却至室温，得到碳纳米纤维。