一种碳纤维及其制备方法和应用与流程

技术特征：
1.一种基于静电纺丝的碳纤维的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将造孔剂加入到聚丙烯腈溶液中，配制成前驱体混合溶液；向所述前驱体混合溶液中盐酸，形成均匀的溶液并进行静电纺丝，得到静电纺丝纤维样品；将所述静电纺丝纤维样品进行预氧化处理和碳化处理，研磨形成粉末；将所述粉末浸泡于氢氧化钾溶液中，搅拌、清洗、抽滤、烘干；将烘干后的粉末与氢氧化钾混合，进行退火处理，清洗、抽滤、烘干，得到所述碳纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚丙烯腈溶液为聚丙烯腈与n,n
‑
二甲基甲酰胺的混合溶液；优选地，所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈与n,n
‑
二甲基甲酰胺的混合比例为(0.5
‑
1.5)g:20ml。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述造孔剂为四乙氧基硅烷；优选地，所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈与所述造孔剂的混合比例为(0.5
‑
1.5)g:(1
‑
2)ml。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述盐酸的浓度质量分数为37％；优选地，所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈与所述盐酸的混合比例为(0.5
‑
1.5)g:(5
‑
20)μl。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述静电纺丝的工艺条件为：喷丝头和铝箔收集器的距离为18cm
‑
25cm，正电压数值20kv
‑
25kv，注射器的推速为(0.05
‑
0.2)mm/min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述预氧化处理为：空气氛围、预氧化温度为250℃
‑
300℃、预氧化时间为60min
‑
180min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，碳化处理为：氩气氛围，碳化处理的温度为700℃
‑
900℃、碳化处理的时间为60min
‑
120min。8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，将所述粉末浸泡于氢氧化钾溶液时，所述氢氧化钾溶液浓度为3摩尔/升
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6摩尔/升，搅拌时间为12h
‑
36h，烘干所用的温度为60℃
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180℃；优选地，将所述烘干后的粉末与氢氧化钾混合时，所述烘干后的粉末与氢氧化钾的混合质量比例为0.5
‑
2：0.5
‑
2；退火处理是在氩气氛围中700℃
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900℃下退火120min
‑
240min。9.一种碳纤维，该碳纤维是通过权利要求1
‑
8任一项所述的基于静电纺丝的碳纤维的制备方法制备得到的；其中，该碳纤维的比表面积至少为2530.5m2g
‑1，最小孔径分布为1.7nm。10.权利要求10所述的碳纤维的应用，该碳纤维用于电催化、锂离子电池、锂硫电池中。

技术总结
本发明提供了一种碳纤维及其制备方法和应用。该制备方法包括：将造孔剂加入到聚丙烯腈溶液中，配制成前驱体混合溶液；向前驱体混合溶液中盐酸，形成均匀的溶液并进行静电纺丝，得到静电纺丝纤维样品；将电纺丝纤维样品进行预氧化处理和碳化处理，研磨形成粉末；将粉末浸泡于氢氧化钾溶液中，经过搅拌、清洗、抽滤、烘干；将烘干后的粉末与氢氧化钾混合，进行退火处理，经过清洗、抽滤、烘干，得到碳纤维。由上述制备方法制备得到的碳纤维可以用于电催化、锂离子电池、锂硫电池等中。锂硫电池等中。锂硫电池等中。


技术研发人员：邹贵付 赵杰 李路 王昊
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2021.06.29
技术公布日：2021/9/9