[发明专利]载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维及其制备和应用

权利要求书

1.一种载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维，其特征在于，其制备方法包括：结合静电纺丝技术与原位聚合反应浴收集法制备聚多巴胺包覆二氧化钛前驱体/聚苯乙烯复合纤维，之后进行高温碳化和低温熔融灌硫处理，得到载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维。

2.如权利要求1所述的载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维，其特征在于，所述的多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维的比表面积为100～500m²/g，二氧化钛含量为10～40％，硫含量为50～80％。

3.权利要求1或2所述的载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：结合静电纺丝技术与原位聚合反应浴收集法制备聚多巴胺包覆二氧化钛前驱体/聚苯乙烯复合纤维，之后进行高温碳化和低温熔融灌硫处理，得到载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维。

4.如权利要求3所述的载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的结合静电纺丝技术与原位聚合反应浴收集法制备聚多巴胺包覆二氧化钛前驱体/聚苯乙烯复合纤维的具体步骤包括：配制钛酸正丁酯/聚苯乙烯纺丝液；以多巴胺原位聚合反应浴为接收装置，静电纺丝法制备聚多巴胺部分包覆的二氧化钛前驱体/聚苯乙烯复合纤维；将聚多巴胺部分包覆的二氧化钛前驱体/聚苯乙烯复合纤维在多巴胺原位聚合反应浴中继续浸泡进行反应，得到聚多巴胺包覆的二氧化钛前驱体/聚苯乙烯复合纤维。

5.如权利要求4所述的载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的钛酸正丁酯/聚苯乙烯纺丝液的配制方法包括：将钛酸正丁酯与聚苯乙烯切片分别加入到溶剂中得到钛酸正丁酯溶液和聚苯乙烯溶液，持续搅拌，混合均匀后配成纺丝液；所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，钛酸正丁酯溶液的固含量为2～10％，聚苯乙烯溶液的固含量为15～40％；所述的静电纺丝工艺参数为：纺丝正极电压设定为11～15kV，负极电压设定为-1～-2kV，接收浴液面与纺丝针头间距为9～10cm；所述的多巴胺原位聚合反应浴为Tris盐酸与盐酸多巴胺的混合水溶液，Tris盐酸的浓度为0.005～0.015mol/L，盐酸多巴胺的浓度为0.005～0.05mol/L，pH为8～10。

6.如权利要求3所述的载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的反应温度范围为30～90℃；反应时间范围为12～30h。

7.如权利要求3所述的载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的高温碳化的具体步骤包括：将聚多巴胺包覆的二氧化钛前驱体/聚苯乙烯多孔纤维在氮气或惰性气体保护下在600～1000℃进行高温碳化，制备得到多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维。

8.如权利要求7所述的载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中的高温碳化的温度为500～900℃，高温碳化时间为1～3h。

9.如权利要求7所述的载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的低温熔融灌硫处理的具体步骤包括：将升华硫与多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维混合，反应后得到载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维。

10.权利要求1-9中任一项所述的载硫多孔二氧化钛/碳纳米复合纤维在作为锂硫电池电极材料中的应用。