[发明专利]一种纳米或纳米多孔碳纤维束及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米或纳米多孔碳纤维束的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将含有可纺高分子的溶液或熔融体通过静电纺丝制备的原丝悬浮于液相承接屏中；

（2）以5-60转/分钟的速度抽取所述液相承接屏中的原丝且将该原丝卷绕到取丝轴上得到连续的定向排列的原丝束；

（3）将所述原丝束分段加热炭化处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可纺高分子为可用于静电纺丝的各类高分子，优选为聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚乳酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括将无机物、无机纳米粒子、有机金属化合物中的一种或多种分散在所述可纺高分子的溶液或熔融体中，按质量比计，所述无机物、无机纳米粒子、有机金属化合物的总量与所述可纺高分子的溶液或熔融体的质量比为0.001-0.5：1。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述无机物为可溶于高分子溶液中的各种无机盐类，优选为氯化钠、氯化锰以及醋酸镍中的一种或多种；所述无机纳米粒子为各种金属与金属氧化物纳米粒子，优选为氧化锡、氧化锰、氧化铁、氧化镍、氧化锌、三氧化二铝、二氧化硅中的一种或多种；所述有机金属化合物为各种可与纺丝用高分子溶液或熔体互溶的有机金属化合物，优选为四乙基铅、三苯基锡以及三羰基环戊二烯锰中的一种或多种。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，该方法还包括先将所述可纺高分子溶解于有机溶剂中制备成所述的可纺高分子的溶液或将所述可纺高分子熔融制备成可纺高分子的熔融体，且按质量比，可纺高分子：有机溶剂=1：4-13，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、蒸馏水、四氢呋喃和氯仿中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述静电纺丝的条件包括：电源电压为15-25kV，所述液相承接屏与喷嘴之间的距离为10-25cm，喷丝头数量至少为1个，单个喷丝头挤出速率为0.1-2毫升/小时。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液相承接屏为与所纺高分子纤维不互溶的溶液相，优选为乙醇、蒸馏水或者它们的混合溶液。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，以10-50转/分钟的速度抽取所述液相承接屏中的原丝。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分段加热炭化处理包括以下步骤：（1）在200-400℃预处理0.1-10小时；（2）在400-800℃处理0.1-10小时；（3）在800-1000℃热处理0.1-10小时；（4）在1000-1500℃热处理0.1-10小时；优选地，所述分段加热炭化处理包括以下步骤：（1）在250-350℃预处理0.5-8小时；（2）在350-750℃处理0.5-8小时；（3）在750-950℃热处理0.5-8小时；（4）在950-1400℃热处理0.5-8小时。

10.权利要求1-9中任意一项所述的方法制备的纳米或纳米多孔碳纤维束，其中，所述纳米碳纤维束的直径为20-300微米，长度为0.005-100米，比表面积为10-1000平方米/克。

11.权利要求1-10中任意一项所述的方法制备的纳米或纳米多孔碳纤维束在储能器件中的应用。