CN108797097A - 一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备 - Google Patents

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Abstract

一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备，涉及一种纳米复合材料的制备方法及其应用，本发明是要解决现有材料应用于左旋多巴检测时灵敏度低和检测限较高的问题。方法如下：一、静电纺丝法；二、化学镀镍法；三、化学气相沉积法。一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料可以作为电极材料检测左旋多巴。本发明主要用于制备一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料。

Description

一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备
技术领域
本发明涉及一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法及电化学检测左旋多巴。
背景技术
碳纳米纤维是介于碳纳米管与普通碳纤维之间的一维碳材料，碳纳米纤维具有优良的物理性能、力学性能和化学稳定性，如较大的表面积、较高的机械强度和杨氏模量。目前，碳纳米纤维的应用主要集中在传统航空航天和体育娱乐产品上，并在储氢材料、储能材料、催化剂载体、电子元件等领域引起了广泛的关注和应用。聚丙烯腈是制备纳米碳纳米纤维的主要前驱体，因为可以通过控制后期碳化和稳定化温度来灵活控制碳纳米纤维的强度和弹性模量。通过电纺的碳纳米纤维具有较高的比表面积和孔隙率，但电导率低，极大地限制了它在生物传感器中的应用。
石墨烯是一种具有二维六边形晶格结构的碳材料，具有独特的电子结构和物理化学性质，如大的表面积，高导电性，优良的机械性能以及生物相容性。这些特性使其在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、氢储存、传感器和其他领域受到广泛关注。目前，石墨烯的主要制备方法是机械剥离、氧化还原、外延生长和化学气相沉积法。其中,化学气相沉积法(CVD)制备的石墨烯具有高质量缺陷少的特点。
帕金森病(PD)是由于多巴胺无法穿透血脑屏障进入中枢神经***造成的，是老年人常见的神经退行性疾病。左旋多巴(LD)是多巴胺(DA)的前体，它可以通过血脑屏障在酶的作用下转化为DA，它是治疗帕金森病的有效治疗剂。然而，过量摄入LD是有害的，会引起恶心、食欲减退和运动障碍等副作用。因此，准确的检测LD浓度是非常重要的。
发明内容
本发明是要解决现有材料应用于左旋多巴检测时灵敏度低和检测限较高的技术问题，从而提供一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法。
本发明提供的一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
一、静电纺丝法
1）将 1 g 聚丙烯腈粉末溶解于 10 mL 二甲基甲酰胺溶液，并且在温度为80℃~150℃的条件下加热搅拌1 h~2 h，得到静电纺丝溶液。然后，取10 mL~20 mL上述溶液转移到注射器中，将注射器固定于注射泵上，在电压为10 kV~20 kV下进行静电纺丝，溶液流速为 1mL/h~3 mL/h，收集距离为10 cm~15 cm；
2）将聚丙烯腈纤维置于鼓风干燥箱中，以 1℃/min ~2℃/min的速度升温到300℃~400℃，保温1 h~2 h 进行稳定化处理；
3）将稳定化处理过后的聚丙烯腈纤维置于管式炉中央，在氩气保护下从室温以5℃/min~10℃/min的速度升温到800℃~1000℃，并在温度800℃~1000℃的条件下保温 60 min~100 min，然后随炉冷却到室温，得到碳纳米纤维，步骤一 3）中所述的氩气的流速为 300sccm~500 sccm；
二、化学镀镍法
1）将步骤一2）得到的碳纳米纤维切割成面积为 1 cm2 ~3 cm2 的片在60℃~80℃的乙醇溶液中浸泡30 min~60 min去除油污，并用蒸馏水洗涤几次；浸入含有(NH4)2S2O8和浓H2SO4的混合溶液中搅拌15 min~30 min进行粗化，并用蒸馏水洗涤几次；浸入SnCl2溶液中搅拌3 min~10 min进行敏化，并用蒸馏水洗涤几次；浸入的PbCl2溶液搅拌3 min~10 min进行活化，并用蒸馏水洗涤几次；
2）浸入含有NiSO4·6H2O(25 g/L ~30 g/L)、NaH2PO2·H2O(30 g/L ~35 g/L)、Na3C6H5O7·H2O(30 g/L ~35 g/L)和 NH4Cl(70 g/L ~75 g/L)的化学镀镍溶液中开始化学镀镍，采取碱性条件进行镀镍，使用NH3·H2O进行pH的调节，pH值为8~10，温度为50℃~70℃，时间为30 min~50 min，进行冷冻干燥；
三、化学气相沉积法
1）将步骤二2）得到的镀镍的碳纳米纤维置于石英管式炉中央,在氩气和氢气的保护下从室温以10℃/min~20℃/min的升温速率加热至温度为800℃~1000℃ ,并在温度为800℃~1000℃的条件下保温10 min~20 min,在温度为800℃~1000℃的条件下向管式炉中以10sccm ~20 sccm 的速率通入甲烷气体20 min~30 min,然后将石英管式炉以 80℃/min~100℃/min 的冷却速率从温度为800℃~1000℃冷却至室温,得到被石墨烯包裹的镀镍的碳纤维;步骤三 1) 中所述的氩气的流速为 480 sccm~500 sccm,氢气的流速为 180 sccm~200sccm；
2）将步骤三 1)被石墨烯包裹的镀镍的碳纤维浸入3 mol/L~5 mol/L的盐酸中1 h~2h，去除掉镍，得到石墨烯/碳纳米纤维复合材料。
本发明优点：
1）本发明方法通过静电纺丝制备了碳纳米纤维，并通过化学气相沉积法在进行了化学镀镍的碳纤维上沉积石墨烯，把镍刻蚀掉后得到了一种新型石墨烯/碳纳米纤维复合材料；
2）本发明的复合材料能发挥高电导石墨烯和高比表面积碳纳米纤维的协同作用，显著提高了材料的电化学性能，可使得电化学检测左旋多巴的灵敏度显著提高到0. 26 μA·μΜ-1。
附图说明
图1是静电纺丝制备的碳纳米纤维的扫描电镜照片；
图2是化学镀镍后碳纳米纤维的扫描电镜照片；
图3是化学镀镍后碳纳米纤维进行了化学气相沉积石墨烯的扫描电镜照片；
图4是石墨烯/碳纳米纤维复合材料的扫描电镜照片；
图5是静电纺丝得到的碳纳米纤维和石墨烯/碳纳米纤维的拉曼图谱；
图6是石墨烯/碳纳米纤维/ITO玻璃电极检测不同左旋多巴浓度的差分脉冲伏安图；
图7是石墨烯/碳纳米纤维/ITO玻璃电极检测左旋多巴与氧化峰电位的线性拟合图；
图8是石墨烯/碳纳米纤维/ITO玻璃电极检测在10 µM尿酸干扰下，不同左旋多巴浓度的差分脉冲伏安图；
图 9是石墨烯/碳纳米纤维/ITO玻璃电极检测在10 µM尿酸干扰下，左旋多巴与氧化峰电位的线性拟合图。
具体实施方式
具体实施方式一：一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：
一、静电纺丝法
1）将 1 g 聚丙烯腈粉末溶解于 10 mL 二甲基甲酰胺溶液，并且在温度为80℃~150℃的条件下加热搅拌1 h~2 h，得到静电纺丝溶液。然后，取10 mL~20 mL上述溶液转移到注射器中，将注射器固定于注射泵上，在电压为10 kV~20 kV下进行静电纺丝，溶液流速为 1mL/h~3 mL/h，收集距离为10 cm~15 cm；
2）将聚丙烯腈纤维置于鼓风干燥箱中，以 1℃/min ~2℃/min的速度升温到300℃~400℃，保温1 h~2 h 进行稳定化处理；
3）将稳定化处理过后的聚丙烯腈纤维置于管式炉中央，在氩气保护下从室温以5℃/min~10℃/min的速度升温到800℃~1000℃，并在温度800℃~1000℃的条件下保温 60 min~100 min，然后随炉冷却到室温，得到碳纳米纤维，步骤一 3）中所述的氩气的流速为 300sccm~500 sccm；
二、化学镀镍法
1）将步骤一2）得到的碳纳米纤维切割成面积为 1 cm2 ~3 cm2 的片在60℃~80℃的乙醇溶液中浸泡30 min~60 min去除油污，并用蒸馏水洗涤几次；浸入含有(NH4)2S2O8和浓H2SO4的混合溶液中搅拌15 min~30 min进行粗化，并用蒸馏水洗涤几次；浸入SnCl2溶液中搅拌3 min~10 min进行敏化，并用蒸馏水洗涤几次；浸入的PbCl2溶液搅拌3 min~10 min进行活化，并用蒸馏水洗涤几次；
2）浸入含有NiSO4·6H2O (25 g/L ~30 g/L)、NaH2PO2·H2O (30 g/L ~35 g/L)、Na3C6H5O7·H2O (30 g/L ~35 g/L)和 NH4Cl (70 g/L ~75 g/L)的化学镀镍溶液中开始化学镀镍，采取碱性条件进行镀镍，使用NH3·H2O进行pH的调节，pH值为8~10，温度为50℃~70℃，时间为30 min~50 min，进行冷冻干燥；
三、化学气相沉积法
将步骤二2）得到的镀镍的碳纳米纤维置于石英管式炉中央,在氩气和氢气的保护下从室温以10℃/min~20℃/min的升温速率加热至温度为800℃~1000℃ ,并在温度为800℃~1000℃的条件下保温10 min~20 min,在温度为800℃~1000℃的条件下向管式炉中以10sccm~20 sccm 的速率通入甲烷气体20 min~30 min,然后将石英管式炉以 80℃/min~100℃/min 的冷却速率从温度为800℃~1000℃冷却至室温,得到被石墨烯包裹的镀镍的碳纤维;步骤三 1) 中所述的氩气的流速为 480 sccm ~ 500 sccm,氢气的流速为 180 sccm ~200 sccm；
2）将步骤三 1)被石墨烯包裹的镀镍的碳纤维浸入3 mol/L~5 mol/L盐酸中1 h~2 h，去除掉镍，得到石墨烯/碳纳米纤维复合材料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一 1)中将 1 g聚丙烯腈粉末溶解于 10 mL 二甲基甲酰胺溶液，并且在温度为100℃~110℃的条件下加热搅拌1 h~1.5 h，得到静电纺丝溶液,将该溶液转移到10 mL的注射器中，再将注射器固定在注射泵上,控制静电纺丝电压为15 kV~20 kV，接收装置到纺丝针头的距离为10 cm，溶液流速为 1 mL/h~2 mL/h，于静电纺丝装置中进行静电纺丝得到聚丙烯腈纤；其它与具体实施方式一相同；
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二之一不同的是：步骤一 3）中将步骤 2）稳定化处理过后的聚丙烯腈纤维置于管式炉管中央，在氩气保护下从室温以5℃ /min~7℃ /min 的速度升温到 850℃~900℃，并在温度850℃ ~900℃的条件下保温 60 min~80 min，然后随炉冷却到室温，得到碳纳米纤维，步骤一1）中所述的氩气的流速为 400sccm；其它与具体实施方式一至二之一相同；
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二2）浸入含有NiSO4·6H2O (28 g/L ~30 g/L)、NaH2PO2·H2O (33 g/L ~35 g/L)、Na3C6H5O7·H2O (33g/L ~35 g/L)和 NH4Cl (73 g/L ~75 g/L)的化学镀镍溶液中开始化学镀镍，采取碱性条件进行镀镍，使用NH3·H2O进行pH的调节，pH值为7~8，温度为60℃~70℃，时间为30 min~40min，进行冷冻干燥；其它与具体实施方式一至三之一相同；
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三1）将步骤二5）得到的镀镍的碳纳米纤维置于石英管式炉中央，在氩气和氢气的保护下从室温以10℃/min~15℃ /min的升温速率加热至温度850℃~900℃ ，并在温度为850℃~900℃的条件下保温25 min~30 min,在温度为850℃~900℃的条件下向管式炉中以20 sccm 的速率通入甲烷气体30 min，然后将石英管式炉以90℃/min ~ 100℃/min 的冷却速率从温度为850℃~900℃冷却至室温,得到被石墨烯包裹的镀镍的碳纤维;步骤三 1) 中所述的氩气的流速为500 sccm，,氢气的流速为200 sccm；其它与具体实施方式一至二之一相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：本试验的一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法是按以下方法实现：
一、静电纺丝法
1）将 1 g 聚丙烯腈粉末溶解于 10 mL 二甲基甲酰胺溶液，并且在温度为100℃的条件下加热搅拌1 h，得到静电纺丝溶液。然后，取10 mL上述溶液转移到注射器中，将注射器固定于注射泵上，在电压为20 kV下进行静电纺丝，溶液流速为 1 mL/h，收集距离为10 cm；
2）将聚丙烯腈纤维置于鼓风干燥箱中，以 1℃/min的速度升温到300℃，保温1 h 进行稳定化处理；
3）将稳定化处理过后的聚丙烯腈纤维置于管式炉中央，在氩气保护下从室温以5℃/min的速度升温到900℃，并在温度900℃的条件下保温 60 min，然后随炉冷却到室温，得到碳纳米纤维，步骤一 3）中所述的氩气的流速为400 sccm；
二、化学镀镍法
1）将步骤一2）得到的碳纳米纤维切割成面积为 1 cm2的片在60℃的乙醇溶液中浸泡30 min去除油污，并用蒸馏水洗涤几次；浸入含有(NH4)2S2O8和浓H2SO4的混合溶液中搅拌15min进行粗化，并用蒸馏水洗涤几次；浸入SnCl2溶液中搅拌5 min进行敏化，并用蒸馏水洗涤几次；浸入的PbCl2溶液搅拌5 min进行活化，并用蒸馏水洗涤几次；
2）浸入化学镀镍溶液中开始化学镀镍，采取碱性条件进行镀镍，使用NH3·H2O进行pH的调节，pH值为8.5，温度为65℃，时间为30 min，进行冷冻干燥；
三、化学气相沉积法
1）将步骤二2）得到的镀镍的碳纳米纤维置于石英管式炉中央,在氩气和氢气的保护下从室温以10℃/min的升温速率加热至温度为900℃ ,并在温度为900℃的条件下保温10min,在温度为900℃的条件下向管式炉中以20 sccm 的速率通入甲烷气体30 min,然后将石英管式炉以100℃/min 的冷却速率从温度为900℃冷却至室温,得到被石墨烯包裹的镀镍的碳纤维;步骤三 1) 中所述的氩气的流速为500 sccm,氢气的流速为200 sccm；
2）将步骤三1）被石墨烯包裹的镀镍的碳纤维浸入盐酸中1 h，去除掉镍，得到石墨烯/碳纳米纤维复合材料。
图1是静电纺丝制备的碳纳米纤维的扫描电镜照片，从图中可以看出，碳纳米纤维表面滑光，直径分布均匀，直径为 200 nm～300 nm。
图2是化学镀镍后碳纳米纤维的扫描电镜照片，从图中可以看出，碳纳米纤维表面滑光镀镍均匀，直径为 300 nm～400 nm。
图3是化学镀镍后碳纳米纤维进行了化学气相沉积石墨烯的扫描电镜照片，从图中可以看出，碳纳米纤维表面有堆叠的石墨烯片，直径为 300 nm～400 nm。
图4是石墨烯/碳纳米纤维复合材料的扫描电镜照片，从图中可以看出，碳纳米纤维表面有少量堆叠的石墨烯片，直径为200 nm～300 nm。
图5是静电纺丝得到的碳纳米纤维和石墨烯/碳纳米纤维的拉曼图谱，其中在1355、1580和2820 cm-1上都有显著的峰值，分别对应于D、G和2D波段,在石墨烯的沉积作用下，沉积石墨烯后 D/G强度比从0.94变为0.88，表明在石墨烯/碳纳米纤维的缺陷减少，2D带变得尖锐。
试验二：石墨烯/碳纳米纤维复合材料作为工作电极的检测试验，具体操作如下：将石墨烯/碳纳米纤维复合材料连同 ITO 玻璃作为工作电极，有效的材料面积为 0.7cm2，银 / 氯化银作为参比电极，铂丝作为对电极，采用传统三电极***通过脉冲伏安方法测试，电位增加 50 mV，脉冲高度 4 mV，扫描速率 8 mV/s，从而获得该材料对不同浓度左旋多巴的电流响应；所述的石墨烯/碳纳米纤维复合材料是试验一制备的。
图6是石墨烯/碳纳米纤维/ITO玻璃电极检测不同左旋多巴浓度的差分脉冲伏安图，随着左旋多巴浓度不断增加氧化峰电流明显增加。
图 7是石墨烯/碳纳米纤维/ITO玻璃电极检测左旋多巴与氧化峰电位的线性拟合图，由拟合曲线可知，LD的氧化峰电流(Ip)与对应的浓度值呈线性关系，拟合曲线方程为：Ip=(1.82±0.29)+(0.26±0.01)CLD，线性相关系数R2=0.9942。由此可知，在LD的浓度为0-60 μM时，该电极检测LD的灵敏度为0.91 μA·μM-1，实际测得的检测限为1 μM。
图8是石墨烯/碳纳米纤维/ITO玻璃电极检测在10 µM尿酸干扰下，不同左旋多巴浓度的差分脉冲伏安图，随着左旋多巴浓度不断增加氧化峰电流明显增加。
图 9是石墨烯/碳纳米纤维/ITO玻璃电极检测在10 µM尿酸干扰下，左旋多巴与氧化峰电位的线性拟合图，由拟合曲线可知，LD的氧化峰电流(Ip)与对应的浓度值呈线性关系，拟合曲线方程为：Ip=(0.63±0.31)+ (0.23±0.01)CLD，线性相关系数R2=0.9876。由此可知，在尿酸干扰下检测不同浓度LD灵敏度为0.23 μA·μM-1，实际测得的检测限为1 μM。与单独检测左旋多巴时，灵敏度非常接近，证明尿酸存在时，该材料对左旋多巴仍然具有良好的选择性。

Claims (2)

1.一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：
一、静电纺丝法
1）将 1 g 聚丙烯腈粉末溶解于 10 mL 二甲基甲酰胺溶液，并且在温度为80℃~150℃的条件下加热搅拌1 h~2 h，得到静电纺丝溶液；
然后，取10 mL~20 mL上述溶液转移到注射器中，将注射器固定于注射泵上，在电压为10 kV~20 kV下进行静电纺丝，溶液流速为 1 mL/h~3 mL/h，收集距离为10 cm~15 cm；
2）将聚丙烯腈纤维置于鼓风干燥箱中，以 1℃/min ~2℃/min的速度升温到300℃~400℃，保温1 h~2 h进行稳定化处理；
3）将稳定化处理过后的聚丙烯腈纤维置于管式炉中央，在氩气保护下从室温以5℃/min~10℃/min的速度升温到800℃~1000℃，并在温度800℃~1000℃的条件下保温 60 min~100 min，然后随炉冷却到室温，得到碳纳米纤维，步骤一3）中所述的氩气的流速为 300sccm~500 sccm；
二、化学镀镍法
1）将步骤一2）得到的碳纳米纤维切割成面积为 1 cm2 ~3 cm2 的片在60℃~80℃的乙醇溶液中浸泡30 min~60 min去除油污，并用蒸馏水洗涤几次；浸入含有(NH4)2S2O8和浓H2SO4的混合溶液中搅拌15 min~30 min进行粗化，并用蒸馏水洗涤几次；浸入SnCl2溶液中搅拌3 min~10 min进行敏化，并用蒸馏水洗涤几次；浸入的PbCl2溶液搅拌3 min~10 min进行活化，并用蒸馏水洗涤几次；
2）浸入含有NiSO4·6H2O (25 g/L ~30 g/L)、NaH2PO2·H2O(30 g/L ~35 g/L)、Na3C6H5O7·H2O (30 g/L ~35 g/L)和 NH4Cl (70 g/L ~75 g/L)的化学镀镍溶液中开始化学镀镍，采取碱性条件进行镀镍，使用NH3·H2O进行pH的调节，pH值为8~10，温度为50℃~70℃，时间为30 min~50 min，进行冷冻干燥；
三、化学气相沉积法
1）将步骤二2）得到的镀镍的碳纳米纤维置于石英管式炉中央，在氩气和氢气的保护下从室温以10℃/min~20℃/min的升温速率加热至温度为800℃~1000℃，并在温度为800℃~1000℃的条件下保温10 min~20 min，在温度为800℃~1000℃的条件下向管式炉中以10sccm~20 sccm 的速率通入甲烷气体20 min~30 min,然后将石英管式炉以 80℃/min~100℃/min 的冷却速率从温度为800℃~1000℃冷却至室温,得到被石墨烯包裹的镀镍的碳纤维；步骤三 1) 中所述的氩气的流速为 480 sccm ~ 500 sccm，氢气的流速为 180 sccm ~200 sccm；
2）将步骤三 1)被石墨烯包裹的镀镍的碳纤维浸入3 mol/L~5 mol/L的的盐酸中1 h~2h，去除掉镍，得到石墨烯/碳纳米纤维复合材料。
2.一种石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备及电化学检测左旋多巴，其特征在于石墨烯/碳纳米纤维/ITO作为生物传感器的工作电极电化学检测左旋多巴。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110022623A (zh) * 2019-04-04 2019-07-16 碳翁(北京)科技有限公司 一种耐高温电热纤维的制备与应用
CN110016803A (zh) * 2019-04-04 2019-07-16 碳翁(北京)科技有限公司 一种耐高温电热纤维及其应用
CN110165229A (zh) * 2019-05-28 2019-08-23 东旭光电科技股份有限公司 一种石墨烯复合碳纤维纸及其制备方法和应用
CN110616561A (zh) * 2019-10-28 2019-12-27 天津工业大学 一种制备碳纳米管/碳纳米纤维复合材料膜的新方法
CN114150497A (zh) * 2020-09-07 2022-03-08 北京大学 一种石墨烯-碳纳米纤维复合材料及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102644069A (zh) * 2012-05-22 2012-08-22 东北林业大学 一种碳纤维表面化学镀镍的方法
CN103144356A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 南京航空航天大学 一种高导电复合碳纤维及其制备方法
CN103724930A (zh) * 2013-05-28 2014-04-16 太仓派欧技术咨询服务有限公司 一种含镍涂层碳纤维复合材料及其制备方法
CN103981513A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 北京理工大学 一种在碳纤维表面化学镀镍的方法
WO2015038612A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-19 University Of Kentucky Research Foundation Potential of zero charge modified carbon based electrode for desalination
CN105712316A (zh) * 2015-09-23 2016-06-29 哈尔滨理工大学 一种氧化锌纳米线阵列/碳纳米纤维复合材料的制备
CN106198665A (zh) * 2016-06-27 2016-12-07 衡阳师范学院 一种用于左旋多巴胺定量检测的电化学传感器及其制备方法
CN106990149A (zh) * 2017-05-02 2017-07-28 哈尔滨理工大学 一种二硫化钼‑石墨烯复合纳米片生物传感器电极的制备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102644069A (zh) * 2012-05-22 2012-08-22 东北林业大学 一种碳纤维表面化学镀镍的方法
CN103144356A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 南京航空航天大学 一种高导电复合碳纤维及其制备方法
CN103724930A (zh) * 2013-05-28 2014-04-16 太仓派欧技术咨询服务有限公司 一种含镍涂层碳纤维复合材料及其制备方法
WO2015038612A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-19 University Of Kentucky Research Foundation Potential of zero charge modified carbon based electrode for desalination
CN103981513A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 北京理工大学 一种在碳纤维表面化学镀镍的方法
CN105712316A (zh) * 2015-09-23 2016-06-29 哈尔滨理工大学 一种氧化锌纳米线阵列/碳纳米纤维复合材料的制备
CN106198665A (zh) * 2016-06-27 2016-12-07 衡阳师范学院 一种用于左旋多巴胺定量检测的电化学传感器及其制备方法
CN106990149A (zh) * 2017-05-02 2017-07-28 哈尔滨理工大学 一种二硫化钼‑石墨烯复合纳米片生物传感器电极的制备

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110022623A (zh) * 2019-04-04 2019-07-16 碳翁(北京)科技有限公司 一种耐高温电热纤维的制备与应用
CN110016803A (zh) * 2019-04-04 2019-07-16 碳翁(北京)科技有限公司 一种耐高温电热纤维及其应用
CN110022623B (zh) * 2019-04-04 2020-01-10 碳翁(北京)科技有限公司 一种耐高温电热纤维的制备与应用
CN110165229A (zh) * 2019-05-28 2019-08-23 东旭光电科技股份有限公司 一种石墨烯复合碳纤维纸及其制备方法和应用
CN110165229B (zh) * 2019-05-28 2022-06-28 东旭光电科技股份有限公司 一种石墨烯复合碳纤维纸及其制备方法和应用
CN110616561A (zh) * 2019-10-28 2019-12-27 天津工业大学 一种制备碳纳米管/碳纳米纤维复合材料膜的新方法
CN110616561B (zh) * 2019-10-28 2023-02-03 天津工业大学 一种制备碳纳米管/碳纳米纤维复合材料膜的新方法
CN114150497A (zh) * 2020-09-07 2022-03-08 北京大学 一种石墨烯-碳纳米纤维复合材料及其制备方法
CN114150497B (zh) * 2020-09-07 2023-08-15 北京大学 一种石墨烯-碳纳米纤维复合材料及其制备方法

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