[发明专利]碳纤维‑过渡金属‑碳纳米管柔性纳米复合电极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纤维‑过渡金属‑碳纳米管柔性纳米复合电极材料的制备方法，以碳化的植物纤维即碳纤维为基底，通过碳纤维表面溅射一层过渡金属层，然后以该过渡金属层作为催化剂，在碳纤维‑过渡金属层表面原位生长高导电、高比表面积、不同负载量的CNTs。本发明的优点是生长在碳纤维‑过渡金属表面的CNTs杂质少、均匀有序、一致性好，所制备的多孔电极材料比表面积高、导电性好，使用寿命长，且该材料的制备过程稳定高效，易于实现连续化生产。

主权项

一种碳纤维‑过渡金属‑碳纳米管柔性纳米复合电极材料的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将纤维素棉布浸渍于去离子水中，在120～200℃保温30～60min，待温度冷却至室温后，用去离子水冲洗，于80℃烘干；步骤2：将干燥后的纤维素棉布在惰性气氛中进行碳化，升温速率为5～20℃/min，碳化温度为800～1000℃，碳化时间60～200min，碳化完成后，在惰性气体保护下冷却至室温，得到碳化后的纤维素棉布；步骤3：将碳化的纤维素棉布置于磁控溅射装置的反应室中，沉积前反应室的本底真空度低于5×10‑4Pa，采用过渡金属靶作为溅射靶，待整体压强≤1Pa后，在Ar的保护气氛下开始溅射薄膜作为过渡金属层；溅射功率控制在40～100W，靶材与衬底的垂直间距为50～100mm，控制沉积薄膜的厚度为1～5nm；沉积完成后，停止氩气通入，得到负载有过渡金属层的碳化植物纤维编织物；所述过渡金属粒径为1～100nm；步骤4：将溅射了过渡金属催化剂的碳纤维表面上用CVD工艺制备CNTs/过渡金属/碳纤维，具体工艺条件：以乙烯为碳源，石英管颅腔内部本底真空≤2Pa，反应温度在800‑1000℃，保温时间为0‑30min，以氢气和氩气混合气作为载气，其中氢气的体积比为10‑20％，反应时间为10‑20min；待反应完成后，停止通入乙烯气体和氢气，在Ar氛围的保护下冷却至室温，从而得到碳纤维‑过渡金属‑碳纳米管柔性纳米复合电极材料。