新电极材料之碳化钨-碳纳米纤维复合膜

碳化钨是一类典型的过渡金属碳化物，它属于六方晶系。碳化钨具有良好的导电性，且纳米尺寸的碳化钨具有良好的潜力取代贵金属作为析氢反应的催化剂，因此，它在催化析氢等领域受到广泛的关注。

但是，碳化钨在锂离子电池电极材料方面的应用目前还未得深入探索，且纯碳化钨易于团聚，使其活性位点无法得到充分暴露，严重影响了其电化学活性和能量储存的循环稳定性。所以，将碳化钨与碳纳米纤维进行复合应用于柔性自支撑锂离子电池电极材料具有重要意义。

静电纺丝是一种简单而有效地制备碳纳米纤维的技术，通过高压静电将聚合物溶液进行纺丝，再进行预氧化和高温碳化可制备得到具有三维多孔结构、高比表面积和较高导电性的碳纳米纤维纺 丝膜。有学者提出一种碳化钨-碳纳米纤维复合膜的制备方法，其实验的过程如下：

(1)将0.75g四硫代钨酸铵和0.5g聚丙烯腈粉末加入到5mL N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，持续搅拌，得到均一的粘稠分散液；

(2)将得到的分散液进行静电纺丝，其调节工艺参数为：静电场电压20kV，纺丝速度0.1mm min^-1，接收距离20cm，得到四硫代钨酸铵/聚丙烯腈纺丝膜；

(3)将得到的纺丝膜放在空气气氛下预氧化，预氧化的温度为250℃，升温速率为2℃ min-1， 预氧化恒温时间为2h，得到预氧化后的四硫代钨酸铵/聚丙烯腈复合膜；

(4)将得到的预氧化后的四硫代钨酸铵/聚丙烯腈复合膜在氩氢气氛中一步法进行高温碳化， 热处理温度为700℃，升温速率为5℃ min^-1，恒温时间为5h，得到原位煅烧法制备碳化钨包埋的碳纳米纤维复合膜，记为W2C/CNF^-1。

在电化学测试中，以所制备的碳纳米纤维复合材料作为正极，锂片作为负极组装扣式半电池，采用电池充放电曲线研究所制备的碳纤维复合材料的电容量。从充放电曲线图可以看出，电流密度为0.1A g时，制备的碳化钨包埋的碳纳米纤维复合膜组装电池的比容量较之以纯碳纳米纤维有 了显著提高，可用作一种理想的锂离子电池以及超级电容器等新能源器件的柔性自支撑电极材料。

• < 上页
• 下页 >