[发明专利]一种结构可控的碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种结构可控的碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用，其解决了现有技术工艺较复杂、操作难度大、不能大规模应用的技术问题，该复合材料具有如下结构：聚苯胺层形貌均匀，无团聚现象；聚苯胺呈纳米刺儿状结构；聚苯胺纳米刺儿有序排列，形成V型通道。本发明同时提供了其制备方法和应用。本发明可应用于电容器电极中。

主权项

1.一种结构可控的碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)将前驱体聚丙烯腈原丝采用质量分数为85％的浓磷酸活化，以氮‑氮二甲基甲酰胺为溶剂配成纺丝液，静电纺丝的条件为：电压16～18KV，注射速度为0.3～0.5ml/h，转速1400‑1600r/s，环境温度保持在25℃～30℃之间，湿度保持在20％～30％之间；单轴纺丝时间为8‑10小时，得到所需聚丙烯腈基纳米纤维薄膜；(2)对纺丝膜进行预氧化和炭化处理后获得氮/磷共掺杂碳纳米纤维；(3)将氮/磷共掺杂碳纳米纤维浸泡在溶有苯胺单体的磷酸溶液中，搅拌30～60分钟至氮/磷共掺杂碳纳米纤维分散良好，然后缓慢滴加溶有氧化剂过硫酸铵的磷酸溶液，保证聚合反应温度在0～5℃，聚合9～11小时后，过滤得到滤渣，依次用水、乙醇和丙酮洗涤，直至洗涤液为无色；最后将洗涤后的产物在90～110℃下真空干燥24～48h，即得到碳纳米纤维复合材料；所述结构可控的碳纳米纤维复合材料，具有如下结构：聚苯胺层形貌均匀，无团聚现象；聚苯胺呈纳米刺儿状结构；聚苯胺纳米刺儿有序排列，形成V型通道；所述呈纳米刺儿状结构聚苯胺长度80‑100nm，宽度20‑40nm；所述碳纳米纤维复合材料表面含有磷官能团。