碳纳米纤维材料及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种碳纳米纤维材料及其制备方法和应用，其解决了现有材料制备方法复杂、成本较高的技术问题，其内层为锡钛氧化物，外层为氮掺杂碳包覆层，碳纳米纤维直径为100～150纳米，碳层的厚度为2～8纳米。本发明同时提供了其制备方法和应用。本发明可广泛用于电池材料的制备领域。

主权项

一种碳纳米纤维材料的制备方法，其特征是碳纳米纤维材料内层为锡钛氧化物，外层为氮掺杂碳包覆层，碳纳米纤维直径为100～150纳米，碳层的厚度为2～8纳米；所述制备方法包括如下步骤：(1)配置静电纺丝溶液：将聚合物前驱体溶液与锡和钛前驱体溶液充分混合，制得静电纺丝溶液，锡、钛前驱体物质的量之比为0.5～10：1；(2)采用静电纺丝工艺制备聚合物纳米纤维膜：所述的静电纺丝工艺参数：注射器针头内径为0.9～1.4mm，温度为10～30℃，相对湿度<30％，静电电压为14～20kV，纺丝液流量为0.5～1.0ml/h，接收距离为10～25cm，转筒转速为600～900rpm，采用单针或多针头纺丝；(3)第一热处理工艺：将步骤(2)得到的聚合物纳米纤维膜在空气氛围、400～600℃下进行热处理，升温速度为1～10℃/min，降温速度为1～10℃/min，保温时间为1～5小时，即得锡钛氧化物纳米纤维；(4)多巴胺包覆锡钛氧化物纳米纤维：将步骤(3)得到的锡钛氧化物纳米纤维分散于tris缓冲液，经超声处理形成悬浮液，再加入50～150mg的多巴胺，在空气氛围、室温下搅拌5～24小时，经过滤，洗涤，在空气氛围、60～100℃下的真空烘箱中烘焙10～24小时，即得聚多巴胺包覆的锡钛氧化物纳米纤维；(5)第二热处理工艺：将步骤(4)得到的产物在惰性氛围、400～600℃下进行碳化，升温速度为1～10℃/min，降温速度为1～10℃/min，保温时间为2～5小时，即得碳纳米纤维材料。