1.一種碳纖維@氧化鎢納米顆粒核殼復合結構,其特征在于,所述復合結構的內核是碳纖維,外殼是氧化鎢納米顆粒;所述復合結構產物密度高、組成和形貌可控,碳纖維被高密度的氧化鎢納米顆粒充分包裹而呈現核殼結構。
2.按照權利要求1所述的碳纖維@氧化鎢納米顆粒核殼復合結構的制備方法,其特征在于,所述方法在真空爐中,在載氣作用下,在高溫下直接加熱浸泡過WO3懸濁液的預氧化聚丙烯腈纖維,高產率、一步合成碳纖維@缺氧型氧化鎢(WOx)納米顆粒核殼復合結構;然后,將這種碳纖維@WOx納米顆粒核殼復合結構在低溫下、空氣中退火進一步得到了碳纖維@WO3納米顆粒核殼復合結構;包括以下步驟:
(1)在立式或水平式真空爐中,將盛有浸泡過WO3懸濁液的預氧化聚丙烯腈纖維的基片放置在爐中央加熱區;
(2)在加熱前,先用真空泵對整個系統抽真空至0.04Pa以下,然后向系統中通入高純惰性載氣,并重復多次,以排除系統中的空氣;然后以10-30℃/min的速率升溫到300-500℃,并保溫5-20分鐘,再以10-30℃/min的速率升溫到750-1100℃,并保溫1-4小時;在加熱過程中,在真空系統持續工作的前提下通入載氣并保持載氣流量為100-300標準立方厘米每分鐘(sccm),且整個加熱過程在惰性載氣保護下完成,最后自然降溫到室溫,即可在基片上得到大量高密度的碳纖維@缺氧型氧化鎢(WOx)納米顆粒核殼復合結構;
(3)將所得碳纖維@缺氧型氧化鎢(WOx)納米顆粒核殼復合結構放進馬弗爐中,以10-30℃/min速率升溫到350-550℃退火,并保溫數1-5小時;整個加熱過程在空氣中進行,最后自然降溫到室溫,即可得到碳纖維@WO3納米顆粒核殼復合結構。
3.按照權利要求2所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)中WO3粉為市售分析純試劑,預氧化聚丙烯腈纖維為市售化學純試劑;所述WO3懸濁液為WO3粉在無水乙醇中分散而成,其中WO3粉與乙醇的配比為(1-5g):5ml;所述預氧化聚丙烯腈纖維在WO3懸濁液中的浸泡時間為20-60min,然后晾干待用。
4.按照權利要求2所述的制備方法,其特征在于,所述碳纖維@缺氧型氧化鎢(WOx)納米顆粒核殼復合結構中0.4<x<3;所述步驟(2)中的高純惰性載氣為氬氣、氮氣之中的一種,純度在99.99vol.%以上,流量為100-300標準立方厘米每分鐘(sccm);所述步驟(2)中的加熱過程為:以10-30℃/min的速率升溫到300-500℃,并保溫5-20分鐘,再以10-30℃/min的速率升溫到750-1100℃,并保溫1-4小時,且整個過程在載氣保護下進行;所述步驟(3)中退火加熱過程為:在馬弗爐中,以10-30℃/min速率升溫到350-550℃,并保溫數1-5小時,且整個過程在空氣中進行。