一种柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110004523A(43)申请公布日2019.07.12(21)申请号201910328996.1B01J35/10(2006.01)(22)申请日2019.04.23A62D3/178(2007.01)D06M101/40(2006.01)(71)申请人陕西科技大学A62D101/22(2007.01)地址710021陕西省西安市未央区大学园1A62D101/26(2007.01)号A62D101/28(2007.01)(72)发明人李翠艳许钊欧阳海波畅丽媛黄剑锋费杰黄启高董继杰(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.D01F9/22(2006.01)D01F11/12(2006.01)D06M11/77(2006.01)B01J27/224(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图3页(54)发明名称一种柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供一种柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料及其制备方法和应用，该方法以静电纺丝所制备的碳纳米纤维作为骨架，以硅粉为硅源，以碳粉为碳源，在高温管式炉中经化学气相反应得到柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料。该复合材料中碳化硅纳米纤维与碳纳米纤维相互交织呈蓬松棉花状，该结构的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料具有高的比表面积，具有高的微波辅助催化降解有机污染物的性能。本发明提供了一种简单、高效、低成本制备柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的方法。CN110004523ACN110004523A权利要求书1/1页1.一种柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤1，将聚丙烯腈和N，N-二甲基甲酰胺混合，加热搅拌，得到静电纺丝的前驱液；步骤2，利用步骤1所得的前驱液进行静电纺丝得到初纺碳纳米纤维；步骤3，将步骤2所得的初纺碳纳米纤维进行预氧化，并在400～1000℃碳化，得到碳纳米纤维膜；步骤4，将硅粉和碳纳米纤维膜作为前驱物料进行化学气相反应，待反应停止后冷却至室温，即得到柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料。2.根据权利要求1所述的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，前驱物料还包括碳粉，硅粉和碳粉的摩尔比为(1～2)∶1。3.根据权利要求1所述的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，硅粉与碳纳米纤维膜的质量比(80～120)：1。4.根据权利要求1所述的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，将硅粉置于坩埚中，硅粉上方放置步骤3所得的碳纳米纤维膜，得到前驱物料。5.根据权利要求4所述的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的制备方法，其特征在于，硅粉和碳纳米纤维膜之间放置碳毡，使硅粉与碳纳米纤维膜隔开。6.根据权利要求1所述的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，反应温度为1200～1400℃，反应时间为2～5h，升温速度5～10℃/min。7.根据权利要求1所述的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，静电纺丝时，电压为12～20KV，推进器的速度1～5mm/h，接收器的转速100～800r/min，针尖到接收器的距离5～40cm，针尖到接收器角度0～90°。8.根据权利要求1所述的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，预氧化的温度为220～280℃，预氧化升温速度为1～2℃/min，预氧化时间为1～4h；碳化升温速度为3～5℃/min，碳化时间为1～6h。9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料。10.权利要求9所述的柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料在微波辅助催化降解有机污染物中的应用。2CN110004523A说明书1/8页一种柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于纳米复合材料领域，涉及一种制备柔性碳化硅/碳纳米纤维复合纤维膜材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]纳米纤维以其高比表面积、高纵横比、高曲率半径、与其它物质具有很强的相互渗透能力等优异性能，在电子、食品、医药、航空航天等众多领域都有广泛的应用。[0003]碳纳米纤维作为柔性材料中最典型的一种材料，其含碳量达到95％以上，它具有独特的柔韧性、高的导电性、较低的密度(1.75～2.18g/cm3)、大的比表面积以及强的化学稳定性，拥有新型柔性材料最重要的柔软、轻薄的特点，从而使得碳纳米纤维复合材料在电催化、电化学传感器以及柔性超级电容器方面具有