[发明专利]石墨化炭纳米带及其复合材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨化炭纳米带及其复合材料的制备方法和应用，所述石墨化炭纳米带单根的厚度为15nm‑30nm；所述石墨化炭纳米带单根的宽度为0.5μm‑5μm；所述石墨化炭纳米带单根的长度为10μm‑10000μm。所制得石墨化炭纳米带材料纯度高、杂质少且不含催化剂杂质，并且所涉及的工艺简单，易操作。

技术领域

本发明涉及一种石墨化炭纳米带基复合材料及其制备方法和应用，属于炭材料领域。

背景技术

静电纺丝技术是一种利用高压电场作用力制备纳米/微米纤维的技术，该方法制备出的纳米/微米纤维的直径可以从纳米到微米级，这些纤维通过拉伸固化后，沉积在接收板上成膜或形成纤维。

化学气相沉积技术(CVD)主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜。化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。

炭纳米带具有长方形界面，厚度在纳米量级宽度可达几百纳米，长度为几微米到几百微米带状材料。由于炭纳米带具有良好的导电性，力学性能，易于负载活性物质等特点，被广泛用于催化能源等领域。目前，炭纳米带材料的宽度大约为50nm，尺寸小，成本高，且不能大规模生产，极大的限制了炭纳米带材料的应用。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种可以大规模生产，厚度为15nm-30nm的炭纳米带材料，其纯度高，杂质少，不含催化剂杂质。

本发明将静电纺丝技术、化学气相沉积技术和湿法化学相结合，其目的在于制备高纯度石墨化炭纳米带，增加石墨化炭纳米带的直径可调范围，扩展其应用范围。相比于催化剂法制备的炭纳米带，本发明提供了一种合成高纯度石墨化炭纳米带的方法，并且石墨化炭纳米带的壁厚可调，石墨化炭纳米带有利于负载和填充活性物质。该方法具有工艺简单、成本低和易操作的优点。

所述石墨化炭纳米带材料包括石墨化炭纳米带，所述石墨化炭纳米带内壁紧贴，没有空心通腔。

优选的，所述单根石墨化炭纳米带的壁厚为15nm-30nm。制备得到该尺寸的石墨化炭纳米带，所得到的石墨化炭纳米带材料，能够提高材料的导电性能，并能提高催化剂的负载效率。

优选的，所述石墨化炭纳米带单根的宽度为0.5μm-5μm；所述石墨化炭纳米带单根的长度为10μm-10000μm。

优选的，所述石墨化炭纳米带材料为石墨化炭纳米带薄膜材料，所述石墨化炭纳米带薄膜材料包括所述石墨化炭纤维交织形成的本体，所述本体(即，由上述石墨化炭纳米带交织成网络状形成)厚度为1μm-50μm。制备得到该尺寸的石墨化炭纳米带薄膜材料，能应用于传感器领域。

在优选的实施方式中，所述石墨化炭纳米带上附有电化学活性纳米颗粒。

优选的，所述活性纳米颗粒为无机纳米颗粒。

优选的，所述无机纳米颗粒为具有电化学活性的无机化合物纳米颗粒，优选为氧化锡或单质锡。

本发明的又一方面还提供了上述石墨化炭纳米带材料的制备方法，所述方法至少包括以下步骤：

制备模板相材料；

采用化学气相沉积法在所述模板相材料表面生长石墨化炭膜层，得到膜层材料，采用湿法化学法除去所述膜层材料中的所述模板相材料，得到所述石墨化炭纳米带材料。

可选地，所述石墨化炭纳米带材料中所述石墨化炭纳米带内部没有竹节状结构。