[发明专利]一种高比表面碳纤维毡的挖坑效应构建方法及其应用

权利要求书

1.一种高比表面碳纤维毡的挖坑效应构建方法，其特征在于：在原毡的后处理过程中，通过分解、蚀刻的方法将碳纤维毡的表面粗糙化，形成大量的蚀坑和沟壑，最终得到具有较高比表面的碳纤维毡复合电极；原毡的比表面为0.1～0.5m²·g^-1，接触角为120～135°，而通过该构建方法制备得到的高比表面碳纤维毡的比表面为30～60m²·g^-1，接触角为100～115°。

2.按照权利要求1所述的高比表面碳纤维毡的挖坑效应构建方法，其特征在于：所选择的原毡为聚丙烯腈基原毡、粘胶基原毡、纤维素基原毡、沥青基原毡中的任意一种，厚度为1～10mm。

3.按照权利要求1所述的高比表面碳纤维毡的挖坑效应构建方法，其特征在于：优选的，碳纤维毡为聚丙烯腈基原毡，厚度为3～6mm。

4.按照权利要求1所述的高比表面碳纤维毡的挖坑效应构建方法，其特征在于：碳纤维表面的表面粗糙化采用以下两种方法之一：

(1)非氧化氛围中的热蚀刻：在非氧化氛围中对原毡进行热处理，将碳纤维表面糙化，然后对其进行碳化处理，并形成稳定的形貌结构，即得到高比表面碳纤维毡复合电极；

(2)化学蚀刻：将KOH粉末与原毡按质量比称取后机械混合，在惰性保护氛围下对其进行热处理，化学蚀刻完成后取出样品，先用稀HCl浸泡、再用蒸馏水冲洗，直至清洗液达到中性为止，然后放入烘箱中烘干，最后对其进行碳化处理，从而形成稳定的形貌结构，即得到高比表面碳纤维毡复合电极。

5.按照权利要求4所述的高比表面碳纤维毡的挖坑效应构建方法，其特征在于：方法(1)中，所涉及的热处理氛围为非氧化性气体，热处理温度为500～1000℃，热处理时间为1～6h；碳化处理在惰性保护氛围N₂或Ar中进行，碳化温度为500～1500℃，碳化时间为1～6h；

方法(2)中，所涉及的KOH粉末与碳纤维毡的质量比为1:10～10:1，热处理氛围为惰性保护氛围N₂或Ar，热处理温度为500～1000℃，热处理时间为1～6h；稀HCl溶液的浓度为0.01～1.0mol·L^-1，浸泡时间为1～4h；烘干过程中烘箱的温度为50～150℃，烘干时间为1～24h；碳化处理在惰性保护氛围N₂或Ar中进行，碳化温度为500～1500℃，碳化时间为1～6h。

6.按照权利要求4所述的高比表面碳纤维毡的挖坑效应构建方法，其特征在于：优选的，方法(1)中，所涉及的热处理氛围为CO₂或H₂O，热处理温度为700～900℃，热处理时间为2～4h；碳化过程中保护性氛围为纯度99.999％的高纯N₂，碳化温度为600～1000℃，碳化时间为2～4h；

优选的，方法(2)中，所涉及的KOH粉末与碳纤维毡的质量比为1:1～5:1，热处理氛围为纯度99.999％的高纯N₂，热处理温度为700～900℃，热处理时间为2～3h；稀HCl溶液的浓度为0.1～0.5mol·L^-1，浸泡时间为2～3h；烘干过程中烘箱的温度为60～100℃，烘干时间为3～5h；碳化处理在纯度99.999％的高纯N₂中进行，碳化温度为600～1000℃，碳化时间为2～4h。

7.按照权利要求1所述的高比表面碳纤维毡的挖坑效应构建方法，其特征在于：碳纤维表面蚀坑的尺寸在10～500nm。

8.按照权利要求1所述的高比表面碳纤维毡的挖坑效应构建方法，其特征在于：优选的，碳纤维表面蚀坑的尺寸在50～200nm。