[发明专利]多通道且内嵌中空Co3

权利要求书

1.一种多通道且内嵌中空Co₃O₄纳米颗粒的碳纳米纤维气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备ZIF-67纳米颗粒；

(2)制备PAN/PS/ZIF-67基纳米纤维膜

首先将PS加入到DMF溶剂中，室温搅拌；然后加入质量是PS 1～3倍的ZIF-67和1～3倍的PAN，磁性搅拌得到均匀的纺丝液，静电纺丝条件分别为接收距离15～20cm，电压12～20KV，电纺丝流速1mL～3mL h^-1，将接地的铝箔作为纤维接收器，接收到的PAN/PS/ZIF-67基纳米纤维膜真空干燥；

(3)制备杂化纳米纤维气凝胶

将PAN/PS/ZIF-67基纳米纤维膜剪成片状，使其分散在含有PVP的水醇的混合溶液中，通过均质机在9000～13000r.p.m转速下剪切20～50min，然后将分散液倒入圆柱形的模具中，将其冷冻，再在冻干机中冷冻干燥，形成三维PAN/PS/ZIF-67基纳米纤维气凝胶；将冻干后的PAN/PS/ZIF-67基纳米纤维气凝胶在220℃条件下在空气中预氧化1～3h，之后在N₂气氛中600～900℃煅烧2～4h，自然冷却到室温，得到多通道CNF内嵌实心Co纳米金属颗粒纤维气凝胶，最后在空气中200～400℃氧化2～4h，将生成的多通道CNF内嵌实心Co纳米金属颗粒气凝胶氧化为多通道CNF内嵌中空Co₃O₄纳米颗粒杂化气凝胶。

2.按照权利要求1所述的一种多通道且内嵌中空Co₃O₄纳米颗粒的碳纳米纤维气凝胶的制备方法，其特征在于，制备ZIF-67纳米颗粒：将Co(NO₃)₂·6H₂O和摩尔质量为Co(NO₃)₂·6H₂O 5～8倍的2-甲基咪唑分别溶解在DMF中，将两种溶液快速混合在一起，然后在室温下磁力搅拌3～6h。反应后，将产物离心并用DMF洗涤数次，然后在真空干燥箱中60℃干燥以获得ZIF-67纳米颗粒。

3.按照权利要求1所述的一种多通道且内嵌中空Co₃O₄纳米颗粒的碳纳米纤维气凝胶的制备方法，其特征在于，用于分散静电纺纳米纤维的介质为醇，为乙醇或叔丁醇。

4.按照权利要求1所述的一种多通道且内嵌中空Co₃O₄纳米颗粒的碳纳米纤维气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，分散过程分散在含有PVP的水醇的混合溶液中，其中PVP含量为1～3mg mL^-1。

5.按照权利要求1所述的一种多通道且内嵌中空Co₃O₄纳米颗粒的碳纳米纤维气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述分散过程所用水醇质量比为1:1～4:1。

6.按照权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的一种多通道且内嵌中空Co₃O₄纳米颗粒的碳纳米纤维气凝胶。

7.按照权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的一种多通道且内嵌中空Co₃O₄纳米颗粒的碳纳米纤维气凝胶的应用，用作超级电容器电极材料。