CN101811689A - 一种三维网状纳米碳纤维及其制备方法和用途 - Google Patents

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马拥军
周勇
罗庆平
裴重华
王恩泽
代波
段晓惠
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Abstract

本发明涉及一种三维网状纳米碳纤维。其制备方法是将细菌纤维凝胶清洗、除杂、干燥得到细菌纤维素膜，然后再经过500℃以上碳化2-8小时得到粗品，再洗涤、干燥制成具有三维网状结构的纳米碳纤维。本发明具有成本低廉，制备工艺简单等优点，所得的三维网状纳米碳纤维材料在高性能碳材料、电池电极材料以及燃料电池等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种三维网状纳米碳纤维及其制备方法和用途
技术领域
本发明具体涉及一种具有三维网状纳米碳纤维材料；本发明还涉及制备上述材料的方法；本发明的另一方面是：这种三维网状纳米碳纤维材料将在高性能碳材料、电池电极材料以及燃料电池等领域具有广阔的应用前景。
技术背景
纳米碳纤维具有许多优异的物理和化学特性，可应用于电子器件、聚合物添加剂、催化剂载体、电磁屏蔽材料、防静电材料等诸多领域。
纳米碳纤维大多通过催化热解烃类进行制备，目前制备纳米碳纤维材料的方法主要有三种：基体法、喷淋法和流动催化法(或称浮游法)。基体法是用石磨或陶瓷作基体，在基体上分散纳米级催化颗粒的“种粒”，高温下通入烃类气体热解，在催化剂颗粒上析出纳米碳纤维。喷淋法是将催化剂混于苯等液态有机物中，在外力作用下，将含有催化剂的混合溶液喷淋到高温反应室中，该方法可实现催化剂的连续喷入，为大量制备纳米碳纤维提供了可能。气相流动催化法中，催化剂并不附着在基体上，也不像喷淋法那样将催化剂前驱体分散在源溶液中，而是直接加热催化剂前驱体，使其以气体形式同烃类气体一起引入反应室，经过不同温度区完成催化剂和烃类气体的分解，分解的催化剂原子逐渐聚集成纳米级颗粒，而热解生成的碳原子则在纳米级催化剂颗粒上析出纳米碳纤维。
由于气相生长过程比较复杂，采用不同的反应参数不仅可控制其直径，而且生长的形态也有很大的差异，如晶须状、分支状、双向状、多向状、螺旋状等，目前，平直形纳米碳纤维已能进行规模化生产。
生物质材料在用作碳材料源方面有着广泛的应用，但是主要用于制备各种活性炭材料，吸附材料等，用细菌纤维素制备三维网状纳米碳纤维是我们的最新发明。
发明概述
本发明的一个方面，公开了一种三维网状纳米碳纤维材料。
本发明的另一方面，涉及一种制备三维网状纳米碳纤维材料的方法。
本发明的又一方面，涉及三维网状纳米碳纤维材料在高性能碳材料、电池电极材料以及燃料电池等方面的用途。
附图说明
图1是本发明中细菌纤维素的扫描电镜图片。
图2是本发明的制备工艺流程示意图。
图3是本发明制备的三维网状纳米碳纤维材料的扫描电镜图片。
图4是本发明制备的三维网状纳米碳纤维材料的透射电镜图片。
图5是本发明制备的三维网状纳米碳纤维材料FT-IR图谱。
图6是本发明制备的三维网状纳米碳纤维材料的拉曼图谱。
图7是本发明制备的三维网状纳米碳纤维材料的原子力图谱。
图8是本发明制备的三维网状纳米碳纤维用于电化学电极材料的电化学图谱。
发明详述
本发明的一个方面，提供了一种三维网状纳米碳纤维材料，其特征在于纳米碳纤维是以细菌纤维素为原料而得到的产物，产物主要由直径在几纳米至几百纳米的碳纤维相互缠绕形成三维网状结构。
本发明的又一方面，提供了一种制备三维网状纳米碳纤维的方法，该方法将细菌纤维素凝胶，通过化学方法除去凝胶中的蛋白质、脂肪等杂质，然后经过干燥得到高纯度的细菌纤维素。将干燥以后的细菌纤维素在500℃以上碳化2-8小时而得到三维网状纳米碳纤维。
具体实施方式
下面结合实施范例对本发明的内容作进一步的说明。
实施例1取100克细菌纤维素凝胶，采用常规化学方法除去杂质，然后干燥，得到1克高纯干燥的细菌纤维素膜，在500℃碳化8小时，得到的产物经过洗涤、干燥，制成三维网状纳米碳纤维。
实施例2取200克细菌纤维素凝胶，采用常规化学方法除去杂质，然后干燥，得到1.8克高纯干燥的细菌纤维素膜，在800℃碳化5小时，得到的产物经过洗涤、干燥，制成三维网状纳米碳纤维。
实施例3取500克细菌纤维素凝胶，采用常规化学方法除去杂质，然后干燥，得到4.6克高纯干燥的细菌纤维素膜，在1400℃碳化2小时，得到的产物经过洗涤、干燥，制成三维网状纳米碳纤维。
实施例4取1000克细菌纤维素凝胶，采用常规化学方法除去杂质，然后干燥，得到9.3克高纯干燥的细菌纤维素膜，在1600℃碳化3小时，得到的产物经过洗涤、干燥，制成三维网状纳米碳纤维。
实施例5将获得的三维网状纳米碳纤维材料与硅油均匀混合制得修饰碳糊电极。与普通碳糊电极相比，所制备的修饰碳糊电极具有更好的选择性和灵敏度。通过电化学方法将磷钼酸组装修饰到所制备的修饰碳糊电极上，发现其对亚硝酸盐的电化学还原具有良好的催化活性。

Claims (5)

1.一种三维网状纳米碳纤维材料，其特征在于：以细菌纤维素为原料而得到的产物，产物主要由直径在几纳米至几百纳米的碳纤维相互缠绕形成三维网状结构。比表面积为138.133m2/g。
2.一种如权利1所述的三维网状纳米碳纤维材料的制备方法，具体步骤如下：将细菌纤维素凝胶进行纯化得到高纯的细菌纤维素；然后将细菌纤维素通过干燥得到细菌纤维素膜，将纤维素在500℃以上碳化2-8小时，再经过除杂，得到三维网状纳米碳纤维材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于具体制备条件如下：
细菌纤维素膜的碳化温度：500℃以上；
细菌纤维素膜的碳化时间：2-8小时。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于采用的干燥方法为常规干燥，真空干燥，冷冻干燥，超临界干燥之一种或几种方法的组合。
5.权利要求1和2所述三维网状纳米碳纤维材料在高性能碳材料、电池电极材料以及燃料电池等领域的用途。
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102093840A (zh) * 2011-01-06 2011-06-15 西南科技大学 一种碳化细菌纤维素/磁性复合吸波材料及其制备方法
CN103173899A (zh) * 2011-12-26 2013-06-26 中原工学院 纳米细菌纤维素超细纤维纱的加工方法
CN103184601A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维纱的制备方法
CN103184651A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维针织布的制备方法
CN103184621A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维机织布的制备方法
CN103184586A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维的制备方法
CN103184655A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维无纺布的制备方法
CN103361749A (zh) * 2012-03-29 2013-10-23 中原工学院 纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法
CN103861153A (zh) * 2014-02-24 2014-06-18 钟春燕 三维网络结构的纳米碳纤维复合β-磷酸钙的制备方法
CN103922301A (zh) * 2014-03-13 2014-07-16 中国科学技术大学 一种多功能掺杂碳纳米纤维气凝胶的制备方法
CN104733700A (zh) * 2015-02-04 2015-06-24 中南大学 一种锂硒电池柔性正极的制备方法
CN104941576A (zh) * 2014-03-28 2015-09-30 西南科技大学 三维网状羟基氧化铁/细菌纤维素碳复合材料及制备方法和用途
CN105702476A (zh) * 2016-03-28 2016-06-22 天津工业大学 一种高比电容对称型电化学电容器及其制备方法
CN106129359A (zh) * 2016-07-15 2016-11-16 天津大学 一种红磷‑碳化细菌纤维素柔性复合材料及制备方法
CN107799785A (zh) * 2017-09-04 2018-03-13 深圳市晶特智造科技有限公司 一种细菌纤维素膜基双极板及其制备方法
CN109417209A (zh) * 2016-07-01 2019-03-01 日本电信电话株式会社 电池和制造其正极的方法
CN111989290A (zh) * 2018-04-16 2020-11-24 日本电信电话株式会社 细菌产纤维素碳的制造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034557A (ja) * 2006-07-27 2008-02-14 Kyoto Univ 電極材料およびその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008034557A (ja) * 2006-07-27 2008-02-14 Kyoto Univ 電極材料およびその製造方法

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102093840A (zh) * 2011-01-06 2011-06-15 西南科技大学 一种碳化细菌纤维素/磁性复合吸波材料及其制备方法
CN103173899A (zh) * 2011-12-26 2013-06-26 中原工学院 纳米细菌纤维素超细纤维纱的加工方法
CN103184651B (zh) * 2011-12-31 2014-12-10 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维针织布的制备方法
CN103184601A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维纱的制备方法
CN103184651A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维针织布的制备方法
CN103184621A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维机织布的制备方法
CN103184586A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维的制备方法
CN103184655A (zh) * 2011-12-31 2013-07-03 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维无纺布的制备方法
CN103184601B (zh) * 2011-12-31 2015-08-12 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维纱的制备方法
CN103184621B (zh) * 2011-12-31 2014-12-24 中原工学院 细菌纤维素纤维基纳米碳纤维机织布的制备方法
CN103361749A (zh) * 2012-03-29 2013-10-23 中原工学院 纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法
CN103361749B (zh) * 2012-03-29 2015-11-11 中原工学院 纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法
CN103861153B (zh) * 2014-02-24 2015-06-10 钟春燕 三维网络结构的纳米碳纤维复合β-磷酸钙的制备方法
CN103861153A (zh) * 2014-02-24 2014-06-18 钟春燕 三维网络结构的纳米碳纤维复合β-磷酸钙的制备方法
CN103922301B (zh) * 2014-03-13 2015-11-25 中国科学技术大学 一种多功能掺杂碳纳米纤维气凝胶的制备方法
CN103922301A (zh) * 2014-03-13 2014-07-16 中国科学技术大学 一种多功能掺杂碳纳米纤维气凝胶的制备方法
CN104941576A (zh) * 2014-03-28 2015-09-30 西南科技大学 三维网状羟基氧化铁/细菌纤维素碳复合材料及制备方法和用途
CN104941576B (zh) * 2014-03-28 2018-10-09 西南科技大学 三维网状羟基氧化铁/细菌纤维素碳复合材料及制备方法和用途
CN104733700A (zh) * 2015-02-04 2015-06-24 中南大学 一种锂硒电池柔性正极的制备方法
CN105702476A (zh) * 2016-03-28 2016-06-22 天津工业大学 一种高比电容对称型电化学电容器及其制备方法
CN105702476B (zh) * 2016-03-28 2018-07-10 天津工业大学 一种高比电容对称型电化学电容器及其制备方法
CN109417209A (zh) * 2016-07-01 2019-03-01 日本电信电话株式会社 电池和制造其正极的方法
US11876207B2 (en) 2016-07-01 2024-01-16 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Battery and method of manufacturing cathode of the same
CN106129359A (zh) * 2016-07-15 2016-11-16 天津大学 一种红磷‑碳化细菌纤维素柔性复合材料及制备方法
CN106129359B (zh) * 2016-07-15 2019-02-22 天津大学 一种红磷-碳化细菌纤维素柔性复合材料及制备方法
CN107799785B (zh) * 2017-09-04 2020-08-21 深圳迈辽技术转移中心有限公司 一种细菌纤维素膜基双极板及其制备方法
CN107799785A (zh) * 2017-09-04 2018-03-13 深圳市晶特智造科技有限公司 一种细菌纤维素膜基双极板及其制备方法
CN111989290A (zh) * 2018-04-16 2020-11-24 日本电信电话株式会社 细菌产纤维素碳的制造方法

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