一种改性聚丙烯腈基碳毡及其改性方法和应用与流程

1.本发明属于液流电池技术领域，具体涉及一种改性聚丙烯腈基碳毡及其改性方法和应用。


背景技术：

2.近年来，由于人们对能源危机和全球气候变暖的持续关注，太阳能、风能和潮汐能等可再生能源的使用稳步增长，在国家能源结构中的占比也越来越大。但可再生能源具有间歇性、波动性的缺点，其产生的电力不能直接并入到电网中。解决这一问题的最有效途径是将电能经过存储后再释放。因此，安全可靠的充放电储能体系对可再生能源的应用尤为重要。
3.液流电池因为其优异的储能性能而受到广泛的关注，其具有安全性高，环境负荷小，设计灵活、使用寿命长、可深度充放电且储能容量与输出功率相互独立等诸多优点，适合作为充放电储能体系。
4.液流电池经过几十年的发展，已经取得了长足的进步。现在主流的液流电池电极是碳素类电极，其中聚丙烯腈基碳毡由于良好的导电性和耐腐蚀性，得到了广泛的应用。但聚丙烯腈基碳毡也存在着润湿性差、比表面积较低、活性位点少等缺点。因此，探寻一种有效的聚丙烯腈基碳毡的改性方法，进而提高液流电池的性能就显得尤为重要。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术，本发明提供一种改性聚丙烯腈基碳毡及其改性方法和应用，以解决目前聚丙烯腈基碳毡润湿性差、比表面积较低、活性位点少的问题。
6.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，提供一种聚丙烯腈基碳毡的改性方法，改性为在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，改性包括以下步骤：
7.s1：对聚丙烯腈基碳毡进行糙化处理；
8.s2：将三聚氰胺溶于溶剂中，得到三聚氰胺溶液；将可溶过渡金属盐溶于硝酸溶液中，得到盐溶液；
9.s3：将糙化处理后的聚丙烯腈基碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，然后在搅拌条件下加入盐溶液，至聚丙烯腈基碳毡表面的白色絮状物不再增加；
10.s4：将经过s3处理后的聚丙烯腈基碳毡烘干，再于惰性气氛中进行热处理，即可得到表面原位生长有过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管的聚丙烯腈基碳毡；热处理为以300～550℃的加热温度加热2～10h，升温速率为2～20℃/min。
11.本发明采取上述技术方案的有益效果是：首先对聚丙烯腈基碳毡表面进行糙化处理，便于前驱体在其表面附着；再通过硝酸水解三聚氰胺在聚丙烯腈基碳毡表面产生白色絮状前驱体，随后通过高温处理使前驱体转变为g-c3n4纳米管，从而改变碳毡纤维表面的微观结构，提高碳毡的比表面积。另一方面，过渡金属离子掺杂进g-c3n4纳米管结构中调控了
纳米管的电子结构，改善了纳米管的电化学性能；此外，过渡金属离子和g-c3n4中丰富的n原子为液流电池充放电过程中的电化学活性物质的吸附与转化提供了更多的活性位点，促进了电化学反应的进行。本发明通过调控三聚氰胺、过渡金属离子、硝酸的浓度和加热处理时的升温速率、加热温度，进而调控碳毡表面的过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管的微观形貌和电化学性能，为液流电池用聚丙烯腈基碳毡改性提供了新思路。
12.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
13.进一步，糙化处理包括以下步骤：将聚丙烯腈基碳毡浸没于浓酸中，于60～200℃下保温浸泡100～2000min，然后用水淋洗至淋洗液呈中性，再于60～100℃下烘干至恒重。
14.进一步，浓酸为浓硝酸或浓硫酸，它们的浓度均为60～70wt.％。
15.进一步，溶剂为乙二醇，三聚氰胺溶液中三聚氰胺的浓度为0.01～0.1g/ml；盐溶液中可溶过渡金属盐的浓度为0.001～0.1g/ml，硝酸的浓度为0.05～0.5m。
16.进一步，可溶过渡金属盐为铁盐、钴盐或镍盐。
17.进一步，可溶过渡金属盐为硝酸钴、氯化钴、硝酸镍、氯化镍、硝酸铁或氯化铁。
18.进一步，s4中聚丙烯腈基碳毡的烘干工艺为：于60～100℃下烘干1～5h。
19.进一步，惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛，惰性气氛的气体流量为20～100ml/min。
20.本发明还公开了采用上述改性方法制得的改性聚丙烯腈基碳毡。
21.本发明还公开了改性聚丙烯腈基碳毡在制备液流电池中的应用，液流电池包括但不限于全钒、铁铬、全铁、钛锰、多硫化钠/溴或有机体系液流电池。
22.本发明的有益效果是：
23.1.本发明通过调控三聚氰胺、过渡金属离子、硝酸的浓度和加热处理时的升温速率、加热温度，在聚丙烯腈基碳毡表面原位生长了具有不同微观结构的过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管，研究了不同工艺参数对g-c3n4纳米管微观结构的影响。
24.2.本发明制备的过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管改性的聚丙烯腈基碳毡，将其装配到液流电池中，发现经过原位生长过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管的聚丙烯腈基碳毡相对于未改性的碳毡而言，润湿性、比表面积、电化学活性明显提高，能够有效提高液流电池性能。
25.3.本发明制备的过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管改性聚丙烯腈基碳毡实验材料来源广泛，价格低廉，实验条件易于满足。
附图说明
26.图1为实施例1中改性聚丙烯腈基碳毡的微观结构图。
具体实施方式
27.为了进一步理解本发明，以下结合实例对本发明进行描述，但实例仅为对本发明的特点和优点做进一步阐述，而不是对本发明权利要求的限制。
28.本发明所用的实验材料有：聚丙烯腈基碳毡、三聚氰胺、乙二醇、浓硝酸、浓硫酸、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、氯化铁、氯化钴、氯化镍、去离子水、氩气(体积纯度99.99％以上)、氮气(体积纯度99.99％以上)，所用材料均为市面上可以购买到的常规材料。
29.下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
30.实施例1
31.一种改性聚丙烯腈基碳毡，改性是在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，其经过以下步骤制得：
32.(1)量取60ml浓硝酸(68wt.％)倒入容积为100ml的水热反应釜中，然后将3
×
3cm的聚丙烯腈基碳毡放入水热反应釜中，并使浓硝酸完全浸没碳毡，之后将水热反应釜放入烘箱中，在150℃下保温浸泡12h。
33.(2)将步骤(1)中温浸泡处理后的碳毡取出，并用去离子水冲洗至冲洗液的ph接近7；然后将冲洗后的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干至恒重。
34.(3)称取3g三聚氰胺，将其加入到100ml乙二醇中，机械搅拌直至药品混合均匀，得到三聚氰胺溶液。
35.(4)量取2ml浓硝酸(68wt.％)并加入去离子水稀释至300ml，再称取1g硝酸钴，加入稀释后的硝酸水溶液中，不断搅拌使其充分溶解，得到盐溶液。
36.(5)将经过步骤(2)处理后的碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，充分浸泡后在搅拌条件下缓慢加入盐溶液，至碳毡表面的白色絮状物不再增加。
37.(6)将步骤(5)中所获得的的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干3h；然后将烘干的碳毡放入管式炉中，在惰性气氛下进行热处理，热处理为以450℃的加热温度加热4h，升温速率为10℃/min；惰性气氛为体积纯度为99.99％以上的氩气，气体流速为30ml/min；热处理后即可得到改性聚丙烯腈基碳毡。
38.本实施例中制备的改性聚丙烯腈基碳毡，如图1所示，表面生成了过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管，比表面积明显提高，活性位点增多，将其组装到全钒液流电池中，在电流密度为150ma/cm2的恒流充放电测试下，与未改性的碳毡相比，能量效率从原来的66.1％提升至72.5％。
39.实施例2
40.一种改性聚丙烯腈基碳毡，改性是在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，其经过以下步骤制得：
41.(1)量取60ml浓硫酸酸(60wt.％)倒入容积为100ml的水热反应釜中，然后将3
×
3cm的聚丙烯腈基碳毡放入水热反应釜中，并使浓硝酸完全浸没碳毡，之后将水热反应釜放入烘箱中，在60℃下保温浸泡24h。
42.(2)将步骤(1)中保温浸泡处理后的碳毡取出，并用去离子水冲洗至冲洗液的ph接近7；然后将冲洗后的碳毡放入烘箱中，以80℃的温度烘干至恒重。
43.(3)称取2g三聚氰胺，将其加入到100ml乙二醇中，机械搅拌直至药品混合均匀，得到三聚氰胺溶液。
44.(4)量取2ml浓硝酸(68wt.％)并加入去离子水稀释至300ml，再称取0.5g硝酸镍，加入稀释后的硝酸水溶液中，不断搅拌使其充分溶解，得到盐溶液。
45.(5)将经过步骤(2)处理后的碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，充分浸泡后在搅拌条件下缓慢加入盐溶液，至碳毡表面的白色絮状物不再增加。
46.(6)将步骤(5)中所获得的的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干3h；然后将烘干的碳毡放入管式炉中，在惰性气氛下进行热处理，热处理为以350℃的加热温度加热5h，升
温速率为5℃/min；惰性气氛为体积纯度为99.99％以上的氩气，气体流速为30ml/min；热处理后即可得到改性聚丙烯腈基碳毡。
47.本实施例中制备的改性聚丙烯腈基碳毡，形貌结构与实施例1中的改性聚丙烯腈基碳毡类似，表面生成了过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管，比表面积明显提高，活性位点增多，将其组装到铁铬液流电池中，在电流密度为100ma/cm2的恒流充放电测试下，与未改性的碳毡相比，能量效率从原来的70.3％提升至75.5％。
48.实施例3
49.一种改性聚丙烯腈基碳毡，改性是在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，其经过以下步骤制得：
50.(1)量取60ml浓硫硝酸(68wt.％)倒入容积为100ml的水热反应釜中，然后将3
×
3cm的聚丙烯腈基碳毡放入水热反应釜中，并使浓硝酸完全浸没碳毡，之后将水热反应釜放入烘箱中，在100℃下保温浸泡16h。
51.(2)将步骤(1)中保温浸泡处理后的碳毡取出，并用去离子水冲洗至冲洗液的ph接近7；然后将冲洗后的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干至恒重。
52.(3)称取5g三聚氰胺，将其加入到100ml乙二醇中，机械搅拌直至药品混合均匀，得到三聚氰胺溶液。
53.(4)量取2ml浓硝酸(68wt.％)并加入去离子水稀释至300ml，再称取1.5g硝酸铁，加入稀释后的硝酸水溶液中，不断搅拌使其充分溶解，得到盐溶液。
54.(5)将经过步骤(2)处理后的碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，充分浸泡后在搅拌条件下缓慢加入盐溶液，至碳毡表面的白色絮状物不再增加。
55.(6)将步骤(5)中所获得的的碳毡放入烘箱中，以80℃的温度烘干1h；然后将烘干的碳毡放入管式炉中，在惰性气氛下进行热处理，热处理为以550℃的加热温度加热6h，升温速率为10℃/min；惰性气氛为体积纯度为99.99％以上的氮气，气体流速为30ml/min；热处理后即可得到改性聚丙烯腈基碳毡。
56.本实施例中制备的改性聚丙烯腈基碳毡，形貌结构与实施例1中的改性聚丙烯腈基碳毡类似，表面生成了过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管，比表面积明显提高，活性位点增多，将其组装到钛锰液流电池中，在电流密度为70ma/cm2的恒流充放电测试下，与未改性的碳毡相比，能量效率从原来的61.3％提升至65.4％。
57.实施例4
58.一种改性聚丙烯腈基碳毡，改性是在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，其经过以下步骤制得：
59.(1)量取60ml浓硫硝酸(68wt.％)倒入容积为100ml的水热反应釜中，然后将3
×
3cm的聚丙烯腈基碳毡放入水热反应釜中，并使浓硝酸完全浸没碳毡，之后将水热反应釜放入烘箱中，在200℃下保温浸泡8h。
60.(2)将步骤(1)中保温浸泡处理后的碳毡取出，并用去离子水冲洗至冲洗液的ph接近7；然后将冲洗后的碳毡放入烘箱中，以100℃的温度烘干至恒重。
61.(3)称取4g三聚氰胺，将其加入到100ml乙二醇中，机械搅拌直至药品混合均匀，得到三聚氰胺溶液。
62.(4)量取3ml浓硝酸(68wt.％)并加入去离子水稀释至300ml，再称取0.5g硝酸钴，
加入稀释后的硝酸水溶液中，不断搅拌使其充分溶解，得到盐溶液。
63.(5)将经过步骤(2)处理后的碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，充分浸泡后在搅拌条件下缓慢加入盐溶液，至碳毡表面的白色絮状物不再增加。
64.(6)将步骤(5)中所获得的的碳毡放入烘箱中，以100℃的温度烘干1h；然后将烘干的碳毡放入管式炉中，在惰性气氛下进行热处理，热处理为以500℃的加热温度加热8h，升温速率为10℃/min；惰性气氛为体积纯度为99.99％以上的氩气，气体流速为30ml/min；热处理后即可得到改性聚丙烯腈基碳毡。
65.本实施例中制备的改性聚丙烯腈基碳毡，形貌结构与实施例1中的改性聚丙烯腈基碳毡类似，表面生成了过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管，比表面积明显提高，活性位点增多，将其组装到锌铁液流电池中，在电流密度为100ma/cm2的恒流充放电测试下，与未改性的碳毡相比，能量效率从原来的64.5％提升至67.8％。
66.实施例5
67.一种改性聚丙烯腈基碳毡，改性是在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，其经过以下步骤制得：
68.(1)量取60ml浓硫硝酸(68wt.％)倒入容积为100ml的水热反应釜中，然后将3
×
3cm的聚丙烯腈基碳毡放入水热反应釜中，并使浓硝酸完全浸没碳毡，之后将水热反应釜放入烘箱中，在150℃下保温浸泡12h。
69.(2)将步骤(1)中保温浸泡处理后的碳毡取出，并用去离子水冲洗至冲洗液的ph接近7；然后将冲洗后的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干至恒重。
70.(3)称取4g三聚氰胺，将其加入到100ml乙二醇中，机械搅拌直至药品混合均匀，得到三聚氰胺溶液。
71.(4)量取4ml浓硝酸(68wt.％)并加入去离子水稀释至300ml，再称取0.6g氯化钴，加入稀释后的硝酸水溶液中，不断搅拌使其充分溶解，得到盐溶液。
72.(5)将经过步骤(2)处理后的碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，充分浸泡后在搅拌条件下缓慢加入盐溶液，至碳毡表面的白色絮状物不再增加。
73.(6)将步骤(5)中所获得的的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干5h；然后将烘干的碳毡放入管式炉中，在惰性气氛下进行热处理，热处理为以450℃的加热温度加热3h，升温速率为10℃/min；惰性气氛为体积纯度为99.99％以上的氮气，气体流速为30ml/min；热处理后即可得到改性聚丙烯腈基碳毡。
74.本实施例中制备的改性聚丙烯腈基碳毡，形貌结构与实施例1中的改性聚丙烯腈基碳毡类似，表面生成了过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管，比表面积明显提高，活性位点增多，将其组装到锌溴液流电池中，在电流密度为50ma/cm2的恒流充放电测试下，与未改性的碳毡相比，能量效率从原来的69.5％提升至72.5％。
75.实施例6
76.一种改性聚丙烯腈基碳毡，改性是在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，其经过以下步骤制得：
77.(1)量取60ml浓硫硝酸(68wt.％)倒入容积为100ml的水热反应釜中，然后将3
×
3cm的聚丙烯腈基碳毡放入水热反应釜中，并使浓硝酸完全浸没碳毡，之后将水热反应釜放入烘箱中，在150℃下保温浸泡12h。
78.(2)将步骤(1)中保温浸泡处理后的碳毡取出，并用去离子水冲洗至冲洗液的ph接近7；然后将冲洗后的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干至恒重。
79.(3)称取3g三聚氰胺，将其加入到100ml乙二醇中，机械搅拌直至药品混合均匀，得到三聚氰胺溶液。
80.(4)量取3ml浓硝酸(68wt.％)并加入去离子水稀释至300ml，再称取1.5g氯化镍，加入稀释后的硝酸水溶液中，不断搅拌使其充分溶解，得到盐溶液。
81.(5)将经过步骤(2)处理后的碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，充分浸泡后在搅拌条件下缓慢加入盐溶液，至碳毡表面的白色絮状物不再增加。
82.(6)将步骤(5)中所获得的的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干4h；然后将烘干的碳毡放入管式炉中，在惰性气氛下进行热处理，热处理为以350℃的加热温度加热7h，升温速率为20℃/min；惰性气氛为体积纯度为99.99％以上的氮气，气体流速为20ml/min；热处理后即可得到改性聚丙烯腈基碳毡。
83.本实施例中制备的改性聚丙烯腈基碳毡，形貌结构与实施例1中的改性聚丙烯腈基碳毡类似，表面生成了过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管，比表面积明显提高，活性位点增多，将其组装到全钒液流电池中，在电流密度为80ma/cm2的恒流充放电测试下，与未改性的碳毡相比，能量效率从原来的60.7％提升至64.3％。
84.实施例7
85.一种改性聚丙烯腈基碳毡，改性是在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，其经过以下步骤制得：
86.(1)量取60ml浓硫硝酸(68wt.％)倒入容积为100ml的水热反应釜中，然后将3
×
3cm的聚丙烯腈基碳毡放入水热反应釜中，并使浓硝酸完全浸没碳毡，之后将水热反应釜放入烘箱中，在150℃下保温浸泡12h。
87.(2)将步骤(1)中保温浸泡处理后的碳毡取出，并用去离子水冲洗至冲洗液的ph接近7；然后将冲洗后的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干至恒重。
88.(3)称取3g三聚氰胺，将其加入到100ml乙二醇中，机械搅拌直至药品混合均匀，得到三聚氰胺溶液。
89.(4)量取4ml浓硝酸(68wt.％)并加入去离子水稀释至300ml，再称取0.5g氯化铁，加入稀释后的硝酸水溶液中，不断搅拌使其充分溶解，得到盐溶液。
90.(5)将经过步骤(2)处理后的碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，充分浸泡后在搅拌条件下缓慢加入盐溶液，至碳毡表面的白色絮状物不再增加。
91.(6)将步骤(5)中所获得的的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干4h；然后将烘干的碳毡放入管式炉中，在惰性气氛下进行热处理，热处理为以450℃的加热温度加热8h，升温速率为15℃/min；惰性气氛为体积纯度为99.99％以上的氩气，气体流速为20ml/min；热处理后即可得到改性聚丙烯腈基碳毡。
92.本实施例中制备的改性聚丙烯腈基碳毡，形貌结构与实施例1中的改性聚丙烯腈基碳毡类似，表面生成了过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管，比表面积明显提高，活性位点增多，将其组装到多硫化钠/溴液流电池中，在电流密度为100ma/cm2的恒流充放电测试下，与未改性的碳毡相比，能量效率从原来的69.3％提升至75.5％。
93.实施例8
94.一种改性聚丙烯腈基碳毡，改性是在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，其经过以下步骤制得：
95.(1)量取60ml浓硫硝酸(68wt.％)倒入容积为100ml的水热反应釜中，然后将3
×
3cm的聚丙烯腈基碳毡放入水热反应釜中，并使浓硝酸完全浸没碳毡，之后将水热反应釜放入烘箱中，在150℃下保温浸泡12h。
96.(2)将步骤(1)中保温浸泡处理后的碳毡取出，并用去离子水冲洗至冲洗液的ph接近7；然后将冲洗后的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干至恒重。
97.(3)称取4g三聚氰胺，将其加入到100ml乙二醇中，机械搅拌直至药品混合均匀，得到三聚氰胺溶液。
98.(4)量取2ml浓硝酸(68wt.％)并加入去离子水稀释至300ml，再称取2g氯化钴，加入稀释后的硝酸水溶液中，不断搅拌使其充分溶解，得到盐溶液。
99.(5)将经过步骤(2)处理后的碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，充分浸泡后在搅拌条件下缓慢加入盐溶液，至碳毡表面的白色絮状物不再增加。
100.(6)将步骤(5)中所获得的的碳毡放入烘箱中，以60℃的温度烘干4h；然后将烘干的碳毡放入管式炉中，在惰性气氛下进行热处理，热处理为以500℃的加热温度加热6h，升温速率为5℃/min；惰性气氛为体积纯度为99.99％以上的氩气，气体流速为30ml/min；热处理后即可得到改性聚丙烯腈基碳毡。
101.本实施例中制备的改性聚丙烯腈基碳毡，形貌结构与实施例1中的改性聚丙烯腈基碳毡类似，表面生成了过渡金属离子掺杂g-c3n4纳米管，比表面积明显提高，活性位点增多，将其组装到全铁液流电池中，在电流密度为75ma/cm2的恒流充放电测试下，与未改性的碳毡相比，能量效率从原来的63.7％提升至68.4％。
102.虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

技术特征：
1.一种聚丙烯腈基碳毡的改性方法，其特征在于：所述改性为在聚丙烯腈基碳毡上原位生长过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管，所述改性包括以下步骤：s1：对聚丙烯腈基碳毡进行糙化处理；s2：将三聚氰胺溶于溶剂中，得到三聚氰胺溶液；将可溶过渡金属盐溶于硝酸溶液中，得到盐溶液；s3：将糙化处理后的聚丙烯腈基碳毡浸没于三聚氰胺溶液中，然后在搅拌条件下加入盐溶液，至聚丙烯腈基碳毡表面的白色絮状物不再增加；s4：将经过s3处理后的聚丙烯腈基碳毡烘干，再于惰性气氛中进行热处理，即可得到表面原位生长有过渡金属离子掺杂的g-c3n4纳米管的聚丙烯腈基碳毡；所述热处理为以300～550℃的加热温度加热2～10h，升温速率为2～20℃/min。2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述糙化处理包括以下步骤：将聚丙烯腈基碳毡浸没于浓酸中，于60～200℃下保温浸泡100～2000min，然后用水淋洗至淋洗液呈中性，再于60～100℃下烘干至恒重。3.根据权利要求2所述的改性方法，其特征在于：所述浓酸为浓硝酸或浓硫酸，它们的浓度均为60～70wt.％。4.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于：所述溶剂为乙二醇，所述三聚氰胺溶液中三聚氰胺的浓度为0.01～0.1g/ml；所述盐溶液中可溶过渡金属盐的浓度为0.001～0.1g/ml，硝酸的浓度为0.05～0.5m。5.根据权利要求1或4所述的改性方法，其特征在于：所述可溶过渡金属盐为铁盐、钴盐或镍盐。6.根据权利要求5所述的改性方法，其特征在于：所述可溶过渡金属盐为硝酸钴、氯化钴、硝酸镍、氯化镍、硝酸铁或氯化铁。7.根据权利1所述的改性方法，其特征在于，s4中聚丙烯腈基碳毡的烘干工艺为：于60～100℃下烘干1～5h。8.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于：所述惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛，惰性气氛的气体流量为20～100ml/min。9.权利要求1～8任一项所述的改性方法制得的改性聚丙烯腈基碳毡。10.权利要求9所述的改性聚丙烯腈基碳毡在制备液流电池中的应用。

技术总结
本发明公开了一种改性聚丙烯腈基碳毡及其改性方法和应用。首先利用酸处理使碳毡表面更粗糙，便于前驱体附着在其表面，再通过硝酸水解三聚氰胺在聚丙烯腈基碳毡表面产生白色絮状前驱体，随后通过高温处理使前驱体转变为g-C3N4纳米管，从而改变碳毡纤维表面的微观结构，提高碳毡的比表面积。本发明通过调控三聚氰胺、过渡金属离子、硝酸的浓度和加热处理时的升温速率、加热温度，进而调控碳毡表面的过渡金属离子掺杂g-C3N4纳米管的微观形貌和电化学性能，为液流电池用聚丙烯腈基碳毡改性提供了新思路。供了新思路。供了新思路。


技术研发人员：蒲年文 任华彬 刘磊 黄志建
受保护的技术使用者：四川星明能源环保科技有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/9/6