[发明专利]一种硫掺杂的磷化钴-碳纳米纤维复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硫掺杂的磷化钴/碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将聚丙烯腈粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，持续搅拌，得到均一的粘稠暗黄色的聚丙烯腈分散液；

步骤2)：将聚丙烯腈分散液进行静电纺丝，得到聚丙烯腈纳米纤维膜；

步骤3)：将聚丙烯腈纳米纤维膜在空气气氛下预氧化，得到预氧化后的聚丙烯腈纳米纤维膜；

步骤4)：将预氧化后的聚丙烯腈纳米纤维膜在惰性气体保护下进行升温碳化，得到碳纳米纤维膜；

步骤5)：将碳纳米纤维膜剪成小块，将其浸泡于硝酸/浓硫酸混合溶液中，进行表面亲水处理，得到碳纳米纤维预处理膜；

步骤6)：将钴盐与硫脲按比例分散于有机溶剂中，然后将该分散液与碳纳米纤维预处理膜通过溶剂热反应，得到一硫化钴/碳纳米纤维复合材料；

步骤7)：将一硫化钴/碳纳米纤维复合材料与次亚磷酸钠在惰性气体保护下发生磷化反应，制得硫掺杂的磷化钴/碳纳米纤维复合材料；

所述步骤6)中所述钴盐采用硝酸钴，醋酸钴和氯化钴中的任意一种或几种；钴盐在得到的分散液中的浓度为10～30mg/mL；硫脲中硫原子与钴盐中钴原子的摩尔比为1:1；有机溶剂采用乙醇、N,N-二甲基甲酰胺或两者的混合液；

所述步骤6)中所述溶剂热反应的工艺参数为：反应温度为180～240℃，反应时间为10～24h。

2.如权利要求1所述的硫掺杂的磷化钴/碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述静电纺丝的工艺参数为：静电场电压15～25kV，纺丝速度0.15～0.3mm/min，接收距离20～30cm。

3.如权利要求1所述的硫掺杂的磷化钴/碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述预氧化的工艺参数为：预氧化的温度为250～300℃，升温速率为1～2℃/min，预氧化时间为1～2h。

4.如权利要求1所述的硫掺杂的磷化钴/碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述升温碳化的工艺参数为：惰性气体采用高纯氩气或高纯氮气，碳化温度为800～1500℃，碳化时间为1～3h，升温速率为5-10℃/min。

5.如权利要求1所述的硫掺杂的磷化钴/碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述表面亲水处理的工艺参数为：硝酸与浓硫酸的体积比为1:1～3:1，浸泡时间为10-60min。

6.如权利要求1所述的硫掺杂的磷化钴/碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤7)中所述磷化反应的工艺参数为：反应温度为300～600℃，反应时间为1～2h。

7.一种采用权利要求1-6任意一项所述的硫掺杂的磷化钴/碳纳米纤维复合材料的制备方法制备的硫掺杂的磷化钴/碳纳米纤维复合材料。