一种“囊泡串”结构纯碳纤维材料及其制备方法

摘要

本发明属于纳米纤维材料技术领域，具体为一种“囊泡串”结构碳纤维材料及其制备方法。本发明方法包括：将可纺性高分子材料配制成纺丝溶液，通过静电纺丝装置制备得到结构均匀的纳米纤维；通过水浴或水热在纳米纤维表面均匀上载氢氧化氧铁纺锤状纳米棒；将氢氧化氧铁修饰的纤维膜浸泡于多巴胺溶液中，通过调节多巴胺溶液的浓度以及反应时间控制聚多巴胺包覆层的厚度；通过高温碳化处理，实现纤维的碳化，氢氧化氧铁向四氧化三铁以及聚多巴胺向氮掺杂碳材料的转化；利用酸液浸泡去除四氧化三铁。本发明方法安全环保，制备出的碳纤维具有含氮量高、比表面积高、导电率高和稳定的物理化学性能等优点，是制备超级电容器等新能源器件的理想电极材料。

主权项

一种“囊泡串”结构纯碳纤维材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将可纺性高分子溶解于溶液中配制成纺丝液，通过单针头静电纺丝技术制备得到纳米纤维膜；（2）将纳米纤维膜置于鼓风烘箱中烘干，并进行预氧化处理；（3）将纳米纤维膜置于铁盐溶液中，进行水热（浴）反应，得到氢氧化氧铁修饰的纳米纤维膜；（4）将氢氧化氧铁修饰的纳米纤维膜置于多巴胺溶液中反应，得到聚多巴胺的包覆层；（5）将聚多巴胺包覆的氢氧化氧铁修饰的纳米纤维膜进行高温碳化，得到囊泡内含有四氧化三铁的“囊泡串”纳米纤维，记作CNF@Fe₃O₄@NC；（6）将CNF@Fe₃O₄@NC浸泡于酸液中，去除体系中的铁氧化物，得到具有囊泡串结构的纯碳纤维，记作CNF@NC。