[发明专利]一种石墨烯掺杂的具有电缆式结构的TiN/C纳米纤维及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种石墨烯掺杂的具有电缆式结构的TiN/C纳米纤维，它具有皮层和芯层的电缆式结构，所述皮层由TiN纳米晶、石墨烯和碳基质构成，所述芯层为铜纳米丝，所述石墨烯掺杂的TiN/C纳米纤维的直径为100～500nm，孔隙率为0.1～0.8 cm3/g。本发明通过静电纺丝得到具有电缆式结构的纳米纤维毡，纳米纤维毡经预氧化和高温碳化得到石墨烯掺杂的TiN/C纳米纤维。本发明利用简单的静电纺丝法和碳化工艺，整个制作过程简便易操作，工艺简单，成本低廉，对环境友好。

主权项

一种石墨烯掺杂的具有电缆式结构的TiN/C纳米纤维，其特征在于：它具有皮层和芯层的电缆式结构，所述皮层由TiN纳米晶、石墨烯和碳基质构成，所述芯层为铜纳米丝，所述石墨烯掺杂的TiN/C纳米纤维的直径为100～500nm，孔隙率为0.1～0.8 cm3/g，所述的石墨烯掺杂的具有电缆式结构的TiN/C纳米纤维的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：（1）将TiO2和氧化石墨烯溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，在超声搅拌条件下分散均匀，然后加入聚丙烯腈，在温度为50～80℃的条件下强力搅拌3～8h，得到作为皮层溶液的TiO2前驱液；（2）以DMF为溶剂，加入聚甲基丙烯酸甲酯和醋酸铜，在50～80℃温度下强力搅拌3～8h，得到作为芯层溶液的纺丝液；（3）将步骤（1）中作为皮层溶液的TiO2前驱液和步骤（2）中作为芯层溶液的纺丝液通过静电纺丝得到纳米纤维毡，所述静电纺丝的条件为：纺丝电压：15～25 kV，纺丝温度：20～25 ℃，接收距离：10～25 cm，空气湿度：25～40 % RH，芯层的纺丝流量为0.2～0.5ml/h，皮层的纺丝流量为0.1～0.4ml/h；（4）将步骤（3）中的纳米纤维毡在220～280℃温度下进行预氧化，升温速度1～3℃/min，保温4h～10h，然后将预氧化得到的纳米纤维毡于流动氨气氛围下以2～8℃/min的速度升温到800～1000℃保温2～5h，得到石墨烯掺杂的TiN/C纳米纤维。