1.不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料,其特征在于由上层的不同含锡微/纳米结构和下层的碳材料两部分掺杂得到:所述上层的含锡微/纳米结构包含纳米颗粒、超长纳米线、纳米板以及纳米柱四种。其中,制得的纳米颗粒大多为椭圆状或长条状,直径为80-150nm;纳米线直径为90-110nm,长度可达10μm-100μm;纳米板厚度为10-20μm,长度达10μm-100μm;纳米柱直径为150-200nm,长度可达1μm-100μm。
2.一种如权利要求1所述的不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)前驱体溶液的制备
称取一定质量的聚合物基碳前驱体加入到极性溶剂后,在室温条件下搅拌8-12h。待完全溶解后加入不同质量的锡源,继续搅拌8-12h,经过滤后备用;
(2)前驱体成型
①纤维状前驱体的制备
前驱体溶液经湿法纺丝、干法纺丝、干喷湿纺、溶液气流纺丝或离心纺丝等方式,可制备得到纤维;
②薄膜状前驱体的制备
将前驱体溶液浇铸在不锈钢带上,连续地通过逆向流动的热空气炉,固化后从钢带上连续地剥下,得到聚合物膜;
(3)纤维或聚合物膜的热处理
将步骤(2)中所得的纤维状或薄膜状前驱体放入煅烧炉中进行预氧化,预氧化温度为
250℃,再置于真空高温炉内于惰性气氛下,升温至1200-1400℃,保温1-4h,待热处理过程全部完成后取出即可得到不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料。
3.根据权利要求2所述的一种不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中所加入的原料具体种类如下:聚合物基碳前驱体包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚芳硫醚或共聚物、共混物中的一种或两种以上等;锡源包括五水合四氯化锡、二水合氯化亚锡、硫酸锡等含锡化合物以及二辛基锡、四苯基锡等锡有机化合物;极性溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、丙酮、乙醇或几种常用极性溶剂的混合物等,前驱体溶液中锡源、碳源、极性溶剂的质量份数比的范围为:3∶7∶90~5∶10∶85,过滤器筛网的孔数为500-2000目。
4.根据权利要求2所述的一种不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料的制备方法,其特征在于步骤(2)中可采用两种不同的成型方法对前驱体溶液进行处理,其中,纤维状前驱体可采用湿法纺丝、干法纺丝、干喷湿纺、溶液气流纺丝或离心纺丝等多种纺丝方法制备,纺丝所采用的喷丝孔直径为0.01-0.5mm,纺丝液的推进速度为800-1600ml/h,薄膜状前驱体则是通过流延成膜的方法进行制备,流延速度为10-20m/min,膜厚为0.05-0.15mm,热空气炉温度为50-80℃。
5.根据权利要求2所述的一种不同含锡微/纳米结构掺杂碳材料的制备方法,其特征在于步骤(3)中对纤维状或薄膜状前驱体所采用的热处理具体参数不同,纤维状或薄膜状前驱体采用煅烧炉进行预氧化,真空高温炉进行惰性气氛下的高温碳化,惰性气氛包括氮气、氩气以及氮氩混合气,纤维或聚合物膜的预氧化温度为250℃,升温速率为5℃/min;热处理最高温度为1200-1400℃,升温速率为5-7℃/min,保温时间为1-4h。