聚丙烯腈基多孔碳纳米纤维的制备及其结构与性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为碳源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为造孔剂,采用静电纺丝法制备出PAN/PVP复合纳米纤维,经水洗处理以及预氧化和碳化处理制备出PAN基多孔碳纳米纤维,采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪以及X射线衍射仪对碳化前后纤维的形貌和结构进行了表征,采用比表面和孔径分布分析仪、电化学工作站对多孔碳纳米纤维的比表面积、孔径分布及电化学性质进行了研究。结果表明:在预氧化和碳化处理过程中PAN基多孔纳米纤维的结构发生了变化,形成了碳碳键的环状结构;随着PVP含量的增加,多孔碳纳米纤维的比表面积增大,比电容增大;当加入PVP的质量分数为20%时,PAN基多孔碳纳米纤维的比表面积和孔体积可以达到216.684 m2/g和0.102 m3/g,扫描速率为5 m V/s的条件下其比电容可达154.36 F/g,电极电阻为3.64Ω。     

化学活化法制备玉米芯基多孔炭材料

以玉米芯为原料,采用化学活化法可制备多孔炭材料。分别考察了活化剂、碱/炭质量比对多孔炭比表面积以及孔隙结构的影响。结果表明:由Na2CO3活化所得活性炭的中孔较多,比表面积小;而KOH因其强碱性,适合制备微孔发达的高比表面积活性炭,在碱炭比为31时能够制备总孔容和比表面积分别高达1.339cm3/g和2342m2/g的样品;用混合碱(Na2CO3:KOH:C=1:2:1)活化样,其特殊之处在于其微孔所占比例达到93.38%,且中孔分布更窄(2～4.5nm),说明混合碱的作用更易于制备微孔发达的活性炭。     

PAN多孔纳米纤维的制备及其吸附性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为原料,以聚乙二醇(PEG)为造孔剂,通过静电纺丝制成PAN/PEG复合纳米纤维,再经水洗去除纤维中的PEG成分制备出PAN多孔纳米纤维。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、比表面孔径测定仪、分光光度计分别对PAN多孔纳米纤维的结构、形貌、比表面积及吸附性能进行了表征。结果表明:PAN/PEG复合纳米纤维中两组分呈微观相分离状态,通过水洗可去除PEG组分制得PAN多孔纳米纤维;PAN多孔纳米纤维的直径随PEG含量及相对分子质量的增加而减小,而比表面积、孔体积以及吸附能力随PEG含量及相对分子质量的增加而增大。     

静电纺聚乳酸纳米纤维的制备及其孔结构调控

为了调控聚乳酸(PLA)纳米纤维的孔结构,采用静电纺丝技术,以PLA母粒为原料,三氯甲烷(CF)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)按一定比例混合的溶液为溶剂,制备了平均直径在1.37μm的PLA纳米纤维,并对其结构进行表征。结果表明,PLA纳米纤维的平均直径随着纺丝液中CF含量、聚合物浓度、环境湿度的增加而增大;随纺丝电压和灌注速度的增大而呈减小的趋势。同时,环境湿度对纤维表面孔结构有显著影响。随着湿度的增加,纤维表面孔的分布密度增加,且形状由圆形转变为椭圆形。此外,与表面光滑的PLA纳米纤维(2.4 m²/g)相比,所制备的PLA多孔纤维的比表面积提升了10倍(24.0 m²/g)。     

氧化铝纳米纤维的水热合成及性能研究

提供了一种简便易行的水热—煅烧方法用于合成γ-Al2O3纳米纤维。首先在120℃,以六水氯化铝为铝源,尿素为结构引导剂,制备了γ-AlOOH纳米薄片,而后在500℃煅烧γ-AlOOH,获得直径在10nm左右的γ-Al2O3纳米纤维。研究表明,这些纳米纤维具有介孔特性,从而展现出了较高的比表面积和孔体积,使它们能够应用于吸附剂和催化剂等相关行业。     

静电纺多级孔材料制备研究进展

包含纤维间与纤维内多孔结构的静电纺多级孔材料,具有大的比表面积和独特的性能,在多个领域具有潜在的应用价值。本文综述了用静电纺丝法制备多级孔纳米纤维毡的方法,包括有机聚合物纤维与陶瓷纤维。由溶剂挥发等多种因素引致的相分离是有机聚合物纤维生成多孔结构的主要机理,而模板法则是制备多孔陶瓷纤维的主要手段。多级孔结构的形成增大了材料的比表面积,增强了材料的疏水性,赋予了静电纺纤维毡材料独特的性能。     

最新专利

<正>静电纺丝法制备PAN多孔纳米纤维公开号CN102268745A/公开日2011-12-07/申请人北京化工大学常州先进材料研究院本发明通过配置一定比例的聚丙烯腈和聚氧化乙烯混合溶液,并将其进行高压静电纺丝制备复合纳米纤维。本发明中用二甲基甲酰胺和三氯甲烷作为复配溶剂,利用三氯甲烷较好的挥发性,从而使纳米纤维形成多孔高比表面积的形态。     

电纺制备活性碳纳米纤维及其应用研究进展

活性碳纳米纤维由于比表面积大、导电、导热性好、孔隙率高等优点,得到人们广泛关注。如何进一步提高其比表面积、孔隙率,特别是微孔和介孔的含量,是活性碳纳米纤维面临的主要问题。电纺技术是一种简单、有效、可大量连续制备纳米纤维的方法。本文介绍了电纺制备纳米纤维前体,再通过预氧化、碳化和活化制备活性碳纳米纤维。详细分析了前体选择、孔结构调控对活性碳纳米纤维结构与性能的影响。前体主要决定活性碳纳米纤维产物的微观孔隙结构,孔隙结构调控主要包括间隙孔、大孔、介孔和微孔的调控。回顾了电纺活性碳纳米纤维在超级电容器电极、电吸附除盐电极、吸附过滤和催化剂及其催化剂载体等领域的应用。并提出今后可将催化剂与活性碳纳米纤维原位负载,在提高催化活性点方面进行更为深入的研究,以期获得更广泛的应用。     

直接电纺制备多孔γ-Al2O3纤维研究

本文以羟基氯化铝为原料,去离子水为溶剂,PVA为助纺剂,采用静电纺丝技术制备出多孔γ-Al2O3纤维.通过XRD和SEM分析纤维的物相组成与显微结构,利用比表面积分析仪表征纤维的孔结构参数.结果表明:采用静电纺丝可直接制备出多孔氧化铝纤维,物相组成为γ-Al2O3,纤维直径约为500?nm,表面存在一定量的孔结构,平均...     

纳米多孔硅的制备及其性能研究

采用sol-gel法制备了SiO2气凝胶,再利用镁热还原反应制备出纳米多孔硅,并与高氯酸钠复合制备出纳米多孔硅/高氯酸钠复合材料.通过X射线衍射仪、扫描/透射电镜、X-ray能谱仪、比表面积测试仪对纳米多孔硅的成分和结构进行了表征.用热重分析仪和高速摄影机测试了纳米多孔硅/高氯酸钠复合材料的热性能及爆炸性能.结果表明,在低温(≤650℃)下,通过调节温度,可以制备出不同晶态的纳米多孔硅,其具有三维无规则网络的海绵状介孔结构,孔径均一,孔径大小约10 nm,比表面积高达820.7 m2/g.在没有壳体限制的条件下,纳米多孔硅/高氯酸钠复合材料在惰性气体中约510℃发生热分解,在热板烘烤下发生强烈爆炸,并伴有蘑菇云状的火焰.     

玉米芯制备多孔炭及其孔结构的表征

以小于20目的玉米芯为原料，以水蒸气为活化剂，在N2保护下，采用物理活化法制备多孔炭，考察了炭化温度、炭化时间、操作方式以及活化时间等操作条件对多孔炭收率、比表面积和孔结构参数等的影响。同时采用N2吸附法，对多孔炭的比表面积及孔结构进行了表征。实验结果表明：经过800□炭化30min，并采用恒温时加料，恒温时取出的操作方式，是制备较高比表面积多孔炭的最佳炭化条件：在同一活化温度下，为得到收率较高的产品，不易延长其活化时间；经过对原料进行酸处理和热压成型，可以提高多孔炭的收率，增加多孔炭的比表面积和总孔容。     

TiO_2纳米多孔薄膜结构与光电化学性能相关性的研究

采用二步电压氧化法制备了两组孔径及孔密度不同的TiO_2纳米多孔薄膜,利用电化学测试方法对制备出的TiO_2纳米多孔薄膜的开路电位-时间曲线、交流阻抗谱图以及计时电流曲线进行了测试,研究了多孔薄膜材料的孔径及孔密度对材料光电化学性能以及比表面积的影响。结果表明,制备出的具有不同孔径和孔密度的试片在光照情况下的电化学反应电阻均明显下降,相关电化学反应更容易发生;增大薄膜材料的比表面积有利于提高其光电性能,性能最佳的薄膜材料的孔径为103 nm,孔密度为10×10~8个/cm~2。     

微乳液静电纺丝法制备多孔锆酸镧纤维

为了获得具有优异保温隔热性能的锆酸镧纤维,以氯化镧和八水氧氯化锆为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,引入液体石蜡为分相剂,采用微乳液静电纺丝法制备出前驱体纤维,再经1 000℃煅烧获得多孔锆酸镧纤维,并表征了纤维的性能。结果表明:所制备多孔纤维的物相为烧绿石型锆酸镧,纤维连续性较好,其平均直径在150 nm左右;锆酸镧纤维的比表面积为20. 77 m~2·g~(-1),平均孔径19. 3 nm,总孔容为0. 09 cm~3·g~(-1),这些纳米尺度的气孔有望赋予多孔锆酸镧纤维良好的隔热性能。     

电纺丝制备单晶BiFeO_3纳米纤维及用于可见光光催化还原六价铬的研究

通过高压静电纺丝技术成功制备了单晶Bi Fe O3纳米纤维。制备的纤维通过热重差热分析(TG-DTG)、XRD、SEM、TEM、EDS、紫外可见漫反射光谱和氮气吸附脱附曲线等对其结构、和形貌进行了表征。利用Cr(VI)溶液考察了制备的纤维在可见光下的光催化还原性能。纳米纤维比用传统的溶胶凝胶法制备的纳米粒子有更高的光催化活性,这归因于有更大的比表面积。空穴消耗剂酒石酸的加入能促进光催化还原Cr(VI)反应的发生,其还原效率可提高87%。由于Bi Fe O3能在可见光下响应,并且具有弱磁性能,能通过磁场回收,因此能在环境净化中有广阔的应用前景。     

醋酸纤维素基纳米炭纤维制备与电化学性能

本文以醋酸纤维素(CA)为碳源、以PVP为添加剂，通过静电纺丝法制备CA/PVP纳米纤维，经PVP脱除、脱乙酰化、预氧化和炭化制备了醋酸纤维素基纳米炭纤维。通过扫描电镜、红外光谱和物理吸附等手段考察了PVP添加量对纤维形貌、分子结构、比表面积与孔结构等结构的影响。结果表明，乙醇浸泡成功脱除了CA/PVP纳米纤维中PVP，形成了丰富的中/大孔，而这些孔隙有效的促进了CA的脱乙酰化，进而有效提升了纤维炭化过程中的结构稳定性。过多添加PVP会导致CA相不连续，其脱除会导致CA骨架的坍塌融合。添加PVP后所得碳纳米纤维具有完好的纤维形态，比表面积可达454m²/g。将所得纳米炭纤维用作电容器电极进行电化学测试，结果表明，当CA/PVP为1:1时，所得纳米炭纤维的电化学性能最优，其在0.2 A/g电流密度下的比电容为103 F/g。     

多孔纳米二氧化硅的改性

通过溶胶-凝胶法制备纳米多孔物质,使用正硅酸乙酯作为前驱体,进行水解、聚合成硅胶,再进行热处理可得多孔物质二氧化硅。制备过程中加入不同的催化剂、表面活性剂以改变其水解、凝胶的时间以及多孔物的孔结构(孔径、孔体积、表面积、孔分布),以完成对多孔物二氧化硅的改性。     

不同活化剂对石油焦基活性炭孔结构的影响

以石油焦为原料 ,Na OH,KOH和 Na2 CO3 为活化剂制备活性炭 ,采用氮气吸附考察了不同活化剂对活性炭的比表面积、中孔和微孔孔径分布、孔容积及平均孔径等孔结构的影响 .结果表明 :KOH活化制备的活性炭包含 1 nm的微孔和 4nm的中孔 ,总孔容 0 .648cm3 /g,比表面积大 ;Na OH制备的活性炭以 1 nm的微孔为主 ,占总孔容 ( 0 .1 65 cm3 /g)的 98% ,平均孔径 1 .83nm;Na2 CO3 制备的活性炭以 4nm的中孔为主 ,占总孔容 ( 0 .1 43cm3 /g)的 68.5 % ,平均孔径 3.42 nm,比表面积小 .3种样品的孔径都呈现出多峰分布特征 .KOH和 Na2 CO3 活化制备的活性炭的 N2 吸附脱附曲线属于 型 ,Na OH活化制备的活性炭吸附脱附曲线属于 型 .     

静电纺特殊结构纳米纤维的研究现状

纳米级纤维具有优良的机械性能和高比表面积等特性。以静电纺特殊结构纳米纤维为研究对象,根据其表观形态分别介绍了一维特殊结构纳米纤维、二维特殊结构纳米纤维膜、三维结构纳米纤维气凝胶等,并阐述了各种结构的形成机理。总结了近年来国内外采用静电纺丝技术制备特殊结构纳米纤维的调控方法,如改变溶液性质(溶液浓度、黏度、表面张力、电导率等)、纺丝工艺参数(纺丝电压、流量、喷丝头、环境温湿度等)及后处理方式(高温煅烧、水热合成等)等。简要阐述了静电纺特殊结构纳米纤维的应用领域,并对其未来发展进行了展望。     

静电纺丝法制备纳米纤维在水体污染治理中的应用与研究进展

目前,静电纺丝法制备纳米纤维的发展受到世界各国的日益关注。静电纺丝法能够简便地构造一维纳米膜结构,对纳米纤维的直径、比表面积、形貌、膜的物理性能等方面能够实现定向控制,在制备纳米纤维这一领域中有着广泛的应用前景。纳米纤维由于具有轻薄、比表面积大、吸附性能好、机械性能良好等优点,作为吸附材料和功能催化剂逐渐在水体污染治理领域中表现出重要作用。本文系统介绍了静电纺丝法制备的纳米纤维在过滤、催化氧化水体污染物中的应用与研究进展,并指出了目前研究存在的问题和今后研究的方向,旨在为进一步扩宽纳米纤维在水体污染治理领域中的应用。     

无模板-自组装法制备多孔二氧化钛工艺研究

采用无模板自组装法制备多孔二氧化钛,通过改变合成温度和时间探索最优的合成工艺。采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、紫外-可见光光谱、比表面积和孔结构测试、透射电子显微镜、荧光光谱分析等表征手段表征其结构与性能。结果表明:通过合成中间体乙二醇钛进而制备多孔二氧化钛的工艺可行;合成温度为175℃、时间为4 h,制备的多孔二氧化钛微观形貌为微米棒状上分布纳米级的孔,这种纳米级的孔不是通过堆垛形成,其比表面积为92.348 m2/g,平均孔径为4.887 nm,具有优异的光催化性能和沉降性能。