[发明专利]一种碳纳米管中空纤维的连续制备方法及其碳纳米管中空纤维、超级电容器

权利要求书

1.一种碳纳米管中空纤维的连续制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

以碳纳米管纺丝原液为外层纺丝液，与内凝固浴进行同轴湿纺，得到所述碳纳米管中空纤维；

所述内凝固浴包括水、有机溶剂或盐溶液中的至少一种；

所述碳纳米管纺丝原液的流速为5～32mL/h；

所述内凝固浴的流速为3～32mL/h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管纺丝原液的流速与内凝固浴的流速之比为(1.2～5):1；

优选地，所述碳纳米管纺丝原液的制备方法包括：将碳纳米管与溶剂混合分散，得到所述碳纳米管纺丝原液；

优选地，所述碳纳米管纺丝原液中碳纳米管的质量百分含量为0.4～1.5％；

优选地，所述混合的物料还包括分散剂；

优选地，所述分散剂包括胆酸钠、十二烷基磺酸钠或聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；

优选地，所述混合分散的方法包括超声分散、细胞粉碎或高压均质法中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合分散后还包括加入氧化石墨烯的步骤；

优选地，所述碳纳米管纺丝原液中氧化石墨烯的质量百分含量为0.01～1％；

优选地，所述氧化石墨烯的片径为0.1～10μm。

4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮中的至少一种；

优选地，所述盐溶液包括氯化钙溶液和/或氯化镁溶液；

优选地，所述内凝固浴包括水和有机溶剂的组合；

优选地，所述水和有机溶剂的体积比为(0.1～0.9):1。

5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述同轴湿纺的具体步骤包括：

将碳纳米管纺丝原液与内凝固浴经挤出、凝固，得到所述碳纳米管中空纤维；

优选地，所述挤出的设备包括同轴注射泵；

优选地，所述凝固的凝固浴包括水、有机溶剂或盐溶液中的至少一种；

优选地，所述凝固浴中，有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮中的至少一种；

优选地，所述凝固浴中，盐溶液包括氯化钙溶液和/或氯化镁溶液；

优选地，所述凝固浴包括水和有机溶剂的组合；

优选地，所述凝固浴中，水和有机溶剂的体积比为(0.1～0.9):1；

优选地，所述凝固浴包括旋转凝固浴；

优选地，所述凝固浴的转速为800～1200m/h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述凝固后还包括收卷和/或干燥的步骤；

优选地，所述收卷的速度为1000～1600m/h，进一步优选为1000～1500m/h；

优选地，所述干燥的温度为20～80℃。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥后还包括高温煅烧的步骤；

优选地，所述高温煅烧的温度为500～1500℃。

8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：

(1)将碳纳米管与溶剂以及任选的分散剂混合分散，加入任选的氧化石墨烯，得到碳纳米管纺丝原液；

(2)以步骤(1)得到的碳纳米管纺丝原液为外层纺丝液，与内凝固浴经同轴注射泵挤出，在凝固浴中凝固形成纤维，收卷，得到所述碳纳米管中空纤维；所述碳纳米管纺丝原液的流速为5～32mL/h；所述内凝固浴的流速为3～32mL/h；所述内凝固浴包括水、有机溶剂或盐溶液中的至少一种；所述凝固浴的转速为800～1200m/h；所述收卷的速度为1000～1600m/h。

9.一种碳纳米管中空纤维，其特征在于，所述碳纳米管中空纤维采用根据权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到。

10.一种超级电容器，其特征在于，所述超级电容器包括电解质和如权利要求9所述的碳纳米管中空纤维；

优选地，所述超级电容器包括纤维状超级电容器。