[发明专利]一种N掺杂金属钴碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种N掺杂金属钴碳纳米纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈与N,N-二甲基甲酰胺混合，得到聚合物溶液；

(2)将所述步骤(1)得到的聚合物溶液与可溶性钴盐混合，得到静电纺丝溶液后进行静电纺丝，得到复合纳米纤维膜；所述聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈与可溶性钴盐的质量比为5:5:1.0；

(3)将所述步骤(2)得到的复合纳米纤维膜在空气中烧结，得到烧结产物；所述步骤(3)中烧结的温度为250～280℃，所述烧结的时间为5～8h，升温至所述烧结温度的升温速率为1℃/min；

(4)将所述步骤(3)得到的烧结产物在氮气中热处理，得到N掺杂金属钴碳纳米纤维复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中静电纺丝的条件为：温度25～30℃，相对湿度30°，静电电压为12～21kV，接收距离为15～20cm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中热处理的温度为700～900℃，所述热处理的时间为1.5～2h。

4.权利要求1～3任意一项所述制备方法制得的N掺杂金属钴碳纳米纤维复合材料，其特征在于，所述N掺杂金属钴碳纳米纤维复合材料整体形貌呈现纳米纤维网状结构，所述金属钴以钴纳米粒子的形式包裹在碳纳米纤维中，所述氮以石墨化氮、吡咯氮和吡啶氮的形式掺杂在碳纳米纤维中。

5.权利要求4所述N掺杂金属钴碳纳米纤维复合材料作为锂空气燃料电池阴极的应用。