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专利号: 2021106339885
申请人: 晋江瑞碧科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-03-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

S1、制备氮硫共掺杂碳纤维;

S2、利用所述氮硫共掺杂碳纤维制备氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩;

S3、将硝酸锰和硫脲溶于去离子水中后,加入所述氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩,分散均匀后,以5℃/min的速率由室温升温至160~180℃,进行水热反应,得到氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料。

2.如权利要求1所述的氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料的制备方法,其特征在于,所述氮硫共掺杂碳纤维的制备方法为:将醋酸纤维素溶解在N,N‑二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂中,混匀后,滴加正硅酸四乙酯,得到前驱体淬火溶液;

将所述前驱体淬火溶液在‑40~‑10℃下淬火60~120min,然后除去混合溶剂,得到醋酸纤维素/SiO2复合纤维;

将所述醋酸纤维素/SiO2复合纤维浸泡在NaOH乙醇溶液中水解,得到纤维素/SiO2复合纤维;

将所述纤维素/SiO2复合纤维浸泡于质量浓度为1~2%NH4Cl溶液中,80℃下活化后,干燥,在氩气保护条件下置于气氛炉中,控制氩气流量为50~100μL/min,以3~10℃/min的速率从25℃升温到300~360℃,保温2h;接着以3~10℃/min的速率从300~360℃升温到1000℃,保温2h,改通氯气,反应180min,反应结束后,改通氩气,自然降至常温,得到碳纤维;

将所述碳纤维、十二烷基苯磺酸钠加入到去离子水中,混匀后注入噻唑单体,再加入FeC13,反应后用水和无水乙醇洗涤,真空干燥,得到碳纤维/聚噻唑复合物;

将所述碳纤维/聚噻唑复合物用质量浓度为0.5~2%的NH4Cl溶液活化后,洗涤、干燥,在氮气保护下,从25℃升温到300℃,保温2h,接着从300℃升温到700~750℃,保温2h,得到氮硫共掺杂碳纤维。

3.如权利要求2所述的氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料的制备方法,其特征在于,所述前驱体淬火溶液中,醋酸纤维素的质量浓度为2~7%;正硅酸四乙酯的质量浓度为1~3%;混合溶剂中N,N‑二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(3~6):(2~3)。

4.如权利要求2所述的氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料的制备方法,其特征在于,所述碳纤维和噻唑单体的质量比为(5~10):(1~3)。

5.如权利要求1所述的氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料的制备方法,其特征在于,所述氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩的制备方法为:将所述氮硫共掺杂碳纤维浸泡在硫酸和硝酸的混合溶液中,活化后洗涤、干燥,浸泡在二氯亚砜中,得到酰氯改性氮硫共掺杂碳纤维;

将所述酰氯改性氮硫共掺杂碳纤维加入N,N‑二甲基甲酰胺和三乙基胺的混合液中,加入对苯二胺,在氮气保护条件下,120℃反应,得到对苯二胺改性氮硫共掺杂碳纤维;

将所述对苯二胺改性氮硫共掺杂碳纤维、十二烷基苯磺酸钠加入到去离子水中,混匀后,加入噻吩单体和FeC13,反应后,用水和无水乙醇洗涤,真空干燥,得到氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩。

6.如权利要求5所述的氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料的制备方法,其特征在于,所述硫酸和硝酸的质量比为3:1。

7.如权利要求1所述的氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料的制备方法,其特征在于,所述硝酸锰和硫脲的质量比为(1~2):(5~8)。

8.一种由权利要求1~7中任意一项所述的制备方法得到氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料在电极中的用途。

9.一种氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合电极的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

将所述氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料、乙炔黑和PTFE混合在无水乙醇中,超声分散后,涂覆在泡沫镍表面,真空干燥后在10MPa压力下压片,制得所述氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合电极。

10.如权利要求9所述氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合电极的制备方法,其特征在于,所述氮硫共掺杂碳纤维接枝聚噻吩/MnS复合材料、乙炔黑和PTFE的质量比为8:1:1。