1.一种实现碳材料氮掺杂的静电纺丝装置,其特征在于:包括微型供液泵和供电装置,在微型供液泵的上方设有与微型供液泵连通的供液装置,所述供液装置的针尖与供电装置及直流高压正极相连,距离供液装置的针尖竖直方向10-20cm处放置与直流高压负极相连的接收装置,所述接收装置包括接收集气板,且接收集气板内部装有加热元件;所述接收集气板的上表面分布数个排气孔,所述接收集气板上固定有接收箔,且所述接收集气板还通过气阀与气体储存罐连通。
2.根据权利要求1所述的实现碳材料氮掺杂的静电纺丝装置,其特征在于:所述接收集气板采用厚度为5-30mm,上表面分布数个排气孔且为空心的方形接收板;所述接收集气板上的排气孔的直径为2-20mm,且排气孔凸台高为2-5mm。
3.根据权利要求1或2所述的实现碳材料氮掺杂的静电纺丝装置,其特征在于:所述接收箔为导电箔,且导电箔为铝箔、铜箔或复合材料的箔中的一种。
4.根据权利要求1所述的实现碳材料氮掺杂的静电纺丝装置,其特征在于:所述气体储存罐中的气体采用氮源气体,且所述氮源气体为氮气、氨气或氮氢混合气体中的一种。
5.根据权利要求4所述的实现碳材料氮掺杂的静电纺丝装置,其特征在于:所述氮氢混合气体中氮气与氢气的体积比为1:3-1:4.5。
6.一种实现碳材料氮掺杂的静电纺丝方法,其特征在于:将电纺液吸入供液装置中,进行静电纺丝,供液装置的针尖与直流高压正极相连,距离针尖竖直方向10-20cm处放置与直流高压负极相连的接收装置,施加12-35kV电压,且供液装置推进速度为0.001-0.01mm/s;
在高压电场下,电纺液滴克服表面张力,形成喷射细流,进而形成纤维膜;接收装置为可加热的集气板,外接一气体储存罐,通入氮源气体,气体在接收装置中加热至400-1900℃后,通过排气孔排出至纤维中,实现纤维膜的掺氮。
7.根据权利要求6所述的实现碳材料氮掺杂的静电纺丝方法,其特征在于:所述电纺液包括碳材料的溶剂及用于纺丝的聚合物,溶剂为二甲基甲酰胺、去离子水、氯仿、四氢呋喃、甲乙酮、樟脑磺酸中的一种或几种;用于纺丝的聚合物为聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚苯胺/聚氧乙烯混合物、聚苯胺/聚苯乙烯混合物中的一种。
8.根据权利要求7所述的实现碳材料氮掺杂的静电纺丝方法,其特征在于:所述电纺液通过碳材料中加入对应溶剂,进行超声分散直至分散均匀,加入电纺聚合物,并在40-80℃下进行磁力搅拌,配制得到。