[发明专利]一种多孔复合纳米纤维及其制备及电极

摘要

一种多孔复合纳米纤维，所述复合纳米纤维由包括高分子聚合物和金属的材料复合而成，其中金属于复合纳米纤维中的质量含量为10‑85％，较优为50‑85％，最优为60‑75％；所述复合纳米纤维微观上具有多孔结构。所述多孔复合纳米纤维的制备方法包括：采用静电纺丝的方法将含有溶剂、高分子聚合物、金属前体的静电纺丝液纺制成丝，得复合纳米纤维前体；采用还原技术对上述所得复合纳米纤维前体进行还原处理，得复合纳米纤维；采用电化学方法对上述复合纳米纤维进行处理，得多孔复合纳米纤维。与现有技术相比，本发明所述多孔复合纳米纤维的制备方法具有简便，易于实施和规模化放大等特点，在燃料电池、生物医疗以及传感等方面存在较大应用前景。 1

主权项

1.一种多孔复合纳米纤维，其特征在于：所述复合纳米纤维由高分子聚合物和金属的材料复合而成，其中金属于复合纳米纤维中的质量含量为10‑85％，较优为50‑85％，最优为60‑85％。

2.一种多孔复合纳米纤维，其特征在于：所述复合纳米纤维由高分子聚合物、金属材料和离子聚合物复合而成，所述离子聚合物于复合纳米纤维中的质量含量为0.1‑30％，较优为4‑30％，最优为10‑25％；高分子聚合物的质量含量为10‑60％，优选20‑40％，最优为25‑40％。

3.如权利要求1或2所述多孔复合纳米纤维，其特征在于：所述复合纳米纤维呈疏松多孔结构；所述复合纳米纤维的直径为100‑1000nm，长度为1μm以上；所述复合纳米纤维上的孔直径为10‑100nm，孔隙率为20‑85％。

4.如权利要求1或2所述多孔复合纳米纤维，其特征在于：所述复合纳米纤维中的金属为铂、金、银、镍、钴、钌、铁中的一种或两种以上的合金；所述高分子聚合物为聚丙烯酸、聚丙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种以上的混合物。

5.如权利要求2所述多孔复合纳米纤维，其特征在于：所述离子聚合物为Nafion、有机磷酸中的一种；所述离子聚合物均匀分布于纤维中。

6.一种权利要求1‑5任一所述多孔复合纳米纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)采用静电纺丝的方法将含有溶剂、高分子聚合物、金属前体的静电纺丝液纺制成丝，得复合纳米纤维前体；或，采用静电纺丝的方法将含有溶剂、离子聚合物、高分子聚合物、金属前体的静电纺丝液纺制成丝，得复合纳米纤维前体；

(2)采用还原技术对步骤(1)所得复合纳米纤维前体进行还原处理，得复合纳米纤维；

(3)采用电化学方法对步骤(2)所述复合纳米纤维进行处理，得多孔复合纳米纤维。

7.如权利要求6所述多孔复合纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述电化学方法为于60‑90℃条件下采用恒电位法或循环伏安法对复合纳米纤维进行处理；所述恒电位法处理的电位相对于标准氢电极为0.5V‑0.8V，处理时间为1000‑6000s；所述循环伏安法处理的电化学扫描范围相对标准氢电极为0‑1.2V，扫描圈数为1000‑6000圈。

8.如权利要求6所述多孔复合纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述溶剂水、乙醇、异丙醇的一种或者两种以上的混合液；所述高分子聚合物为聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种或者两种以上的混合物；所述金属前体为含铂、金、银、镍、钴、钌、铁中的一种或者两种以上的可溶性盐或酸中的一种或者两种以上；所述高分子聚合物于溶剂中的浓度为1‑5％。

9.如权利要求6所述多孔复合纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述还原技术为化学还原、电化学还原、电子束还原、辐射还原中的一种或者两种以上。

10.一种采用权利要求1‑5任一所述多孔复合纳米纤维制得的电极，其特征在于：所述电极为以气体扩散层或电解质膜为静电纺丝收集器基底收集静电纺丝法制得的复合纳米纤维前体后经还原处理和电化学处理后得到权利要求1‑5任一所述的复合纳米纤维。