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专利号: 2018109811698
申请人: 临沂大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种含氮分级孔碳纳米管膜的制备方法,其特征在于,包括:以含有金属盐的高分子聚合物纳米纤维膜作为模版,金属有机骨架材料作为碳源制备得到;所述方法包括:(1)将含有金属盐和高分子聚合物的溶液静电纺丝,预氧化,烧结I,获得金属氧化物纳米纤维膜;

(2)将步骤(1)中所述金属氧化物纳米纤维膜置于含有含氮配体的溶液中,浸泡I,干燥,得到金属氧化物@MOF纳米纤维膜,烧结II,获得金属氧化物@含氮分级孔碳纳米纤维膜;

(3)将步骤(2)中所述金属氧化物@含氮分级孔碳纳米纤维膜置于稀酸溶液中,浸泡II,得到所述含氮分级孔碳纳米管膜;步骤(1)中所述静电纺丝的条件包括:电压为10 30 KV,~温度为20 40℃,相对湿度为10 % 40 %,接收距离为5 20 cm。

~ ~ ~

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述静电纺丝的纺丝液中高分子聚合物的质量分数为5% 30%,纺丝液中金属盐离子的质量分数为5% 30%。

~ ~

2+ 2+ 2+

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述金属盐离子包括Zn 、Co 、Ni 中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高分子聚合物包括聚丙烯腈、聚乳酸、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述预氧化的条件为:200 350~℃于空气中预氧化1 3 h;

~

所述烧结I的条件为:800 1400℃烧结1 3h。

~ ~

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述烧结I的气氛为空气。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中所述浸泡I的条件为:60 80℃下~浸泡12 48h;

~

所述烧结II的条件为:非活性气体氛围中,800 1200℃烧结1 3h;

~ ~

所述含氮配体选自二甲基咪唑、苯并咪唑中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述含有含氮配体的溶液的浓度为1mol/L

5 mol/L。

~

9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述非活性气体包括氮气、惰性气体中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中所述稀酸溶液的浓度为1mol/L

2 mol/L;

~

步骤(3)中所述浸泡II的条件为:室温下浸泡0.5 2h。

~

11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述稀酸溶液包括稀硫酸、稀盐酸中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:(a)将金属盐和高分子聚合物同时溶于溶剂中,在40 85℃下搅拌10 30 h使其充分溶~ ~解;

(b)含有金属盐离子的高分子聚合物溶液经静电纺丝成含有金属盐的聚合物纳米纤维膜,将得到的聚合物纳米纤维膜在200 350℃于空气中预氧化1 3 h,然后在空气中于800~ ~ ~

1400℃烧结1 3h,干燥,得到金属氧化物纳米纤维膜;

~

静电纺丝的过程为:将3 10 mL的上述溶液置于注射器中,保持注射器针尖与接收板在~

5 20 cm距离,选用注射器针尖与接收板的电压10 30 KV,20 40℃,相对湿度10 % 40 %条~ ~ ~ ~件进行纺丝;

(c)上述金属氧化物纳米纤维膜置于1mol/L 5 mol/L的含氮配体溶液中,在60 80℃下~ ~浸泡12 48h,干燥,然后在非活性气体中于800 1200℃烧结1 3h,制成金属氧化物@含氮分~ ~ ~级孔碳纳米纤维膜;

(d)上述金属氧化物@含氮分级孔碳纳米纤维膜置于1mol/L 2 mol/L的稀酸溶液中,在~室温下浸泡0.5 2h,制成含氮分级孔碳纳米管膜材料。

~

13.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述含氮分级孔碳纳米管膜的孔径分布为2.0 30.0 nm和0.2 3μm;

~ ~

所述含氮分级孔碳纳米管膜中碳纳米管的尺寸为100 800 nm;

~

所述含氮分级孔碳纳米管膜中含氮量为2.5 10.0wt%;

~

所述含氮分级孔碳纳米管膜的厚度为5 30μm。

~

14.一种电池正极材料,其特征在于,包含根据权利要求1至13任一项所述的方法制备得到的含氮分级孔碳纳米管膜中的至少一种。

15.根据权利要求14所述的电池正极材料,其特征在于,所述电池正极材料为锂空气电池正极材料。