[发明专利]柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料、制法与应用

权利要求书

1.一种柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料，其特征在于包括：

主要由活性炭微片组装形成的三维立体网络结构，以及，分布于所述活性炭微片表面和/或插层于活性炭微片之间的碳纳米管及无定形碳；

所述活性炭微片/碳管复合材料的比表面积为500~2000m²/g，厚度为20~100μm；所述活性炭微片/碳管复合材料中所述活性炭微片之间形成贯通的孔道结构；所述活性炭微片具有二维多孔结构；所述活性炭微片选自纤维植物基活性炭微片；所述纤维植物基活性炭微片的比表面积为1000~3000m²/g；所述纤维植物基活性炭微片的弧度范围为0~90^o；所述纤维植物基活性炭微片的厚度为0.5-3μm；所述纤维植物基活性炭微片的长、宽尺寸均为2~40μm；所述纤维植物基活性炭微片还掺杂有N、P和O原子中的至少一种；

所述柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料的制备方法包括：

将无定形碳前驱体、碳纳米管与水混合，并均质处理，形成碳纳米管/无定形碳前驱体分散液；

将中空活性炭微管分散于所述碳纳米管/无定形碳前驱体分散液中，再经超声粉碎处理，形成活性炭微片/碳纳米管/无定形碳前驱体分散液；

以及，对所述活性炭微片/碳纳米管/无定形碳前驱体分散液进行成膜处理，之后对所获薄膜进行高温退火处理，制得柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料。

2.根据权利要求1所述的柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料，其特征在于：所述碳纳米管选自单壁碳纳米管；所述无定形碳至少使所述碳纳米管在活性炭微片/碳纳米管复合材料中形成交联结构。

3.根据权利要求1所述的柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料，其特征在于：所述无定形碳是由无定形碳前驱体经高温退火制得；所述无定形碳前驱体选自羧甲基纤维素钠、木质素、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料，其特征在于：制备所述柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料时，所述碳纳米管与无定形碳前驱体的质量比为2:1~1:5；

所述中空活性炭微管选自纤维植物基中空活性炭微管；所述纤维植物基中空活性炭微管选自木棉基中空活性炭微管、柳絮基中空活性炭微管、棉花基中空活性炭微管、苎麻基中空活性炭微管中的任意一种或两种以上的组合；

所述碳纳米管/无定形碳前驱体分散液中碳纳米管的含量为0.1~0.4wt%；所述碳纳米管/无定形碳前驱体分散液中碳纳米管与无定形碳前驱体的质量比为4:1~1:1；

所述均质处理的时间为1~4h。

5.根据权利要求1所述的柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料，其特征在于：所述碳纳米管/无定形碳前驱体分散液中碳纳米管与中空活性炭微管的质量比为4:6~1:9；

所述超声处理的条件包括：超声功率为400~800W，超声时间为1~120min。

6.根据权利要求1所述的柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料，其特征在于：所述中空活性炭微管的比表面积为1000~3000m²/g；所述中空活性炭微管的外直径为5~15μm；所述中空活性炭微管的壁厚为0.5-3μm；所述中空活性炭微管至少掺杂有N、P、O原子；所述活性炭微片/碳纳米管/无定形碳前驱体分散液的固含量为5~30wt%。

7.根据权利要求1所述的柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料，其特征在于，所述柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料的制备方法包括：

将活性炭微片/碳纳米管/无定形碳前驱体分散液进行真空过滤、干燥处理，形成活性炭微片/碳纳米管/无定形碳前驱体复合薄膜；

以及，在保护性气氛中，以2-10℃/min的升温速率升温至600-900℃，再对所获活性炭微片/碳纳米管/无定形碳前驱体复合薄膜退火处理1-2h，制得所述柔性自支撑活性炭微片/碳纳米管复合材料；

其中，所述保护性气氛选自氮气气氛和/或氩气气氛。