[发明专利]一种碳纳米管/金属氧化物复合纤维

摘要

本发明公开了一种碳纳米管/金属氧化物复合纤维，该复合纤维直径在10-400um之间，平均比强度约为5cN/tex。在液相密封的气相流反应装置中，将反应碳源、催化剂、促进剂、金属氧化物前体混合后注入高温反应器中，形成一种碳纳米管/金属氧化物复合材料的圆筒状膜，将该筒状膜经液体致密作用纺出，得到连续的碳纳米管/金属氧化物复合纤维。该纤维可直接用于超级电容器、锂离子电池、光催化性能的测试，也可加工成织物、毡、席、带、纸等材料，在染料敏化太阳能电池、海水淡化、脱色与除味、电磁屏蔽除电材料、飞机结构材料等方面具有很大的潜在应用价值。本发明制备工艺简单，产物连续，有望连续工业化生产。

主权项

一种碳纳米管/金属氧化物复合纤维，其特征在于，原料组分及其质量百分比含量为：碳源62～98%，金属氧化物前体0.04～32%，催化剂0.05～3%，促进剂0.01～3%。所述碳源为乙醇、丙醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、丁烷、正己烷或者环己烷；所述催化剂为二茂钴、二茂铁、二茂镍、草酸铁、草酸镍、钼酸铵、醋酸铁、醋酸镍、氯化铁或者氯化镍；所述的促进剂为噻吩；所述金属氧化物前体为高温下生成氧化钛的物质：钛酸丁酯、异丙醇钛、乙酰丙酮钛、四氟化钛或者四氯化钛；及高温下生成氧化锡的物质：二月桂酸二丁基锡、四氯化锡或者二氯亚锡；及高温下生成氧化锰的物质：醋酸锰或者乙酰丙酮锰；及高温下生成氧化锌的物质：乙酰丙酮锌、二乙基锌、二甲基锌或者硬酯酸锌；及高温下生成氧化镍的物质：四羰基镍或者柠檬酸镍；上述碳纳米管/金属氧化物复合纤维的制备方法，具体步骤如下：将反应碳源、催化剂、促进剂，以及金属氧化物前体混合均匀，配置成均匀的反应液，将其吸入注射器，安装在反应器首端。氩气流下反应器升至600℃～1200℃，保温，将氩气换成载气氢气，20min后，将反应液以0.1～25ml/h速率注入反应器，在流速50～1000sccm的氢气流作用下，生成碳纳米管/金属氧化物复合材料的圆筒状膜，经液体致密作用后，得到碳纳米管/氧化物复合纤维。将生成的碳纳米管/金属氧化物复合纤维以机械方式连续纺出。