木质素/PAN碳纳米纤维的制备与表征

基于静电纺丝法,以碱木质素和聚丙烯腈(PAN)为溶质,二甲基亚砜(DMSO)为溶剂制备碳纳米纤维。通过扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、共聚焦显微拉曼光谱仪和X射线光电子能谱(XPS)等手段分析了木质素在木质素/PAN中的质量占比对碳纳米纤维形貌及结构的影响。结果表明：随着木质素含量的逐步增加,对碳纳米纤维的表面形貌和微观结构影响并不显著,说明木质素可以代替部分含量的PAN,为基于木质素/PAN碳纳米纤维制备高性能超级电容器电极材料提供参考。     

碳纳米纤维制备的研究进展

讨论了碳纳米纤维与碳纳米管的本质区别;介绍了多种碳纳米纤维制备的研究方法和化学气相沉积(CVD)法制备碳纳米纤维的研究进展;并对各种制备方法的优缺点进行了评述;同时讨论了影响气相生长碳纳米纤维的各种因素.     

异型截面聚碳硅烷纤维的制备

以聚碳桂烷为原料,运用三叶型纺丝组件,通过熔融纺丝,制备出了异型截面聚碳硅烷纤维。研究了纺丝温度、压力、牵伸速度对纤维异形度和当量直径的影响,确立了异型截面聚碳硅烷纤维的溶融纺丝工艺。     

平直碳纳米纤维与螺旋碳纳米纤维的共同生长

研究了采用乙醇催化燃烧法制备的碳纳米纤维的形貌和结构，并且讨论了平直碳纳米纤维与螺旋碳纳米纤维分别对应的生长机制。分析结果表明在特定的实验条件下，可以制备出平直碳纳米纤维与螺旋碳纳米纤维的共生材料。螺旋碳纳米纤维的生长机制是基于催化剂颗粒的各向异性。本实验方法具有制备工艺简单，碳源无毒性，制备过程无环境污染等特点，因而有望实现大量生产。     

碳纳米纤维的制备及其复合材料在军工领域的应用

碳纳米纤维作为一种新型的碳材料,具有优异的物理、力学性能和化学稳定性。详细介绍了碳纳米纤维的主要制备方法,包括基体法、喷淋法、气相流动催化法及静电纺丝法等,并比较了各种制备方法的优缺点,阐述了碳纳米纤维复合材料在军工领域的应用,展望了碳纳米纤维及其复合材料的制备工艺及应用领域。     

固/液态聚碳硅烷共混制备碳化硅纤维的研究

以超支化液态聚碳硅烷(LPCS)与固态聚碳硅烷(纯PCS)的共混物作先驱体,熔融纺丝;所得原丝再在热空气气氛中氧化交联,在高温氮气气氛中热裂解,得到碳化硅纤维。研究表明,15%(质量分数)LPCS的加入,可使纯PCS先驱体的纺丝温度,从285℃降低到225℃;纺丝性能和纤维表面质量明显提高;还可以提高氧化交联的效率,降低交联温度,从而减少纤维部分融并、粘结的弊端;虽然纤维的室温力学强度有所降低,但抗氧化性能提高,1400℃氧化交联后,力学性能几乎不变;而纯PCS的力学性能却降为原来的50%。     

聚碳硅烷纤维的不熔化与SiC纤维制备研究

以聚二甲基硅烷(PDMS)为原料,在高压釜内高温高压反应制备了聚碳硅烷(PCS)先驱体,经熔融纺丝制备了PCS纤维,研究了在190 C下不同不熔化时间对PCS纤维氧化增重、Si-H键反应程度、凝胶含量、氧含量及最终SiC纤维氧含量与性能的影响.研究表明,在不熔化过程中,PCS结构中的Si-H键与氧反应,在PCS分子间形成Si-O-Si交联结构.随着不熔化时间的延长,PCS纤维发生氧化增重、Si-H键反应程度提高、凝胶含量增加,SiC纤维中氧含量也逐渐增加.在不熔化保温3h,制备的SiC纤维强度可达2.52GPa.随着不熔化时间的进一步延长,SiC纤维氧含量增加,其强度逐渐降低.     

含镍碳化硅纤维的制备及其电磁性能Ⅰ.含镍碳化硅纤维的制备

将纳米金属镍均匀分散到聚碳硅烷中,通过熔融纺丝、不熔化处理、烧成,制备出含镍碳化硅纤维。发现掺杂纳米镍使聚碳硅熔融纺丝温度提高,所纺纤维直径增加。不熔化处理过程中控制纤维增重率为9％－11％时所制备的碳化硅纤维具有最佳力学性能。含镍碳化硅纤维的最佳烧成温度为1250℃。镍在陶瓷纤维中的主要存在形态是镍硅金属间化合物。纳米镍的引入促进了烧成过程中β-BiC晶粒的生长。     

静电纺丝制备磁性碳纳米复合纤维及其表征

以聚丙烯腈(PAN)、乙酰丙酮铁(AAI)、N, N-二甲基甲酰胺(DMF)为原料, 采用静电纺丝-煅烧技术成功制备出磁性碳纳米复合纤维。通过TEM分析发现CF900的直径约为130~210 nm, 磁性纳米颗粒均匀地分散在碳纳米纤维中, 并探讨了碳化温度对碳纳米复合纤维磁性能的影响。结果显示: 饱和磁化强度(M_s)和剩余磁化强度(M_r)均随温度的升高而增大, 样品CF900的饱和磁化强度(M_s)高达27.55 A·m²/kg, 比表面积(S_BET)和总孔容积(V_total)达354.0 m²/g和0.315 mL/g。     

由液化物树脂制备多孔碳纳米纤维及其表征

以壳粉为原料,在碱性条件下制备液化物树脂(LPF),经静电纺丝、固化、碳化得到多孔碳纳米纤维(PCNF)。探讨了聚乙烯醇(PVA)用量对纺丝液特性及纤维形貌的影响。同时,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)等方法对不同碳化温度下的样品进行表征。结果表明:少量PVA可以明显提高LPF的纺丝性,且随PVA用量的增加,纤维的形貌更规整、直径更小;随着碳化温度的升高,LPF/PVA纤维逐渐裂解,多数官能团消失,基体为多苯稠环结构;同时,层间距d_((002))逐渐减小,平面尺寸L_c和L_c/d_((002))增加,纤维内部的类石墨结构逐渐向更规整、有序的石墨微晶结构转变;当碳化温度为800℃时,LPF/PVA的含碳量达55%以上,随着PVA用量的增加,纤维的比表面积明显增大且多以微孔为主,当PVA用量为8%时,得到比表面积为590m~2/g的多孔碳纳米纤维。     

天然纤维素/聚丙烯腈抗菌纳米纤维的制备与表征

为了拓展天然纤维素材料的应用,在综合国内外对天然纤维素材料、纳米材料和抗菌材料相关研究的基础上,首先,利用LiCl/二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂体系配置了不同共混比例的天然纤维素/聚丙烯腈纺丝液,采用静电纺丝技术制备了纤维素/聚丙烯腈纳米纤维。然后,用铜氨溶液对纳米纤维进行了抗菌处理,制备了具有一定抗菌功能的纤维集合体。最后,采用SEM观察不同共混比例下纳米纤维的微观形貌;采用TG和DSC表征其热性能;采用FTIR和表面接触角测量仪表征共混后纳米纤维的化学组成和亲水性的变化;采用振荡法测定纳米纤维的抗菌性能。结果表明:通过静电纺丝技术可制得直径在200~400nm范围内的纤维素/聚丙烯腈纳米纤维。随着纤维素含量的提高,纳米纤维的表面越来越粗糙,粘连愈加严重,且直径离散度也变大。当纤维素与聚丙烯腈的共混质量比大于75∶25时,纤维的直径标准偏差由纯聚丙烯腈纤维的100nm以下变为150nm以上。纤维素/聚丙烯腈纳米纤维具有良好的热性能,与纯纤维素纳米纤维相比热稳定性有一定提高,当纤维素与聚丙烯腈的共混质量比为25∶75时热稳定性最好。纤维素/聚丙烯腈纳米纤维的亲水性优于普通医用纱布的。经过铜氨溶液抗菌处理的纳米纤维具有良好的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为82%和75%。     

喷雾热解法制备高产率石墨/炭纳米纤维及其特征研究

基于石墨/炭纳米纤维(GNFs)的克量级(>1 g)制备及其特征表征,通过苯的喷雾热解制备了GNFs,并采用XRD,TEM及SEM对GNFs进行了表征.结果表明:高产率GNFs的最佳生长条件是:喷管内径～0.52mm,苯液流量～5 mL/min,反应温度～750℃,载气H2流量～1 500 mL/min.所制GNFs的典型长度和直径分别为～60um和～250 nm,大部分GNFs样品呈现螺圈/螺旋纤维状.喷雾热解生长模式中GNFs的产率为克量级(1.45 g)/产程.     

通过乙醇催化燃烧方法制备碳纳米纤维

介绍了一种用于合成碳纳米纤维的既简单又经济的方法。该方法采用乙醇作为碳源，硝酸镍，硝酸铁和氯化铁分别作为催化剂先体，铜薄片作为基底。通过这种方法，获得了大量丰富的产物。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪和选区电子衍射光谱分析仪对所制备的碳纳米纤维进行了表征。实验结果表明，催化剂的形貌、尺寸对碳纳米纤维的形貌有影响。此外，通过对样品的拉曼表征，样品的石墨化程度被估算。     

聚丙烯腈(PAN)/TiO2超细纤维的制备与表征

利用静电纺丝法,采用TiO2凝胶实现了聚丙烯腈(PAN)/TiO2超细纤维的制备。应用TEM、SEM、红外光谱、X射线衍射光谱等方法对其进行了理化性能表征,并测试了其对金黄色葡萄球菌的抗菌性能。结果表明:随PAN溶液与TiO2凝胶质量比的降低,电纺纤维尺寸较均匀,珠状物逐渐减少;该比率(PAN溶液∶TiO2凝胶)为3.5∶1时对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到82%。由此制备的超细纤维有望用于过滤膜、防护服及医用敷料等纺织材料领域。     

多方向生长碳纳米纤维的催化燃烧制备

介绍一种简单的合成具有多方向生长结构的碳纳米纤维的工艺。该工艺采用甲醇作为碳源，在铜基底上，以硝酸镍作为催化剂先体，经甲醇催化燃烧分解直接合成该结构材料，而无需任何模板。通过扫描电子显微镜的表征，不同分支结构的碳纳米纤维被合成。透射电子显微镜的结果表明，该样品具有较好的微结构。     

纳米碳纤维复合材料断裂电发射试验研究

采用超声波分散的方法制备了纳米碳纤维／环氧树脂复合材料，研究了纳米碳纤维／环氧树脂复合材料在拉伸和弯曲破坏时的电发射现象，并对其电发射机理进行了探讨。研究结果表明：纳米碳纤维／环氧树脂复合材料在受荷开裂和裂纹扩展过程中均存在明显的电发射现象，这一特性将为复合材料结构的在线监测及非损伤诊断提供新的方法和途径。     

用于燃料电池的碳纤维纸的制备与表征

根据湿法造纸原理,用丙烯腈基碳纤维作为原料,然后经憎水和碳化处理,制得高性能碳纤维纸.同时介绍了碳纤维纸表征原理及方法.制得碳纤维纸性能指标如下:电阻率14.58mΩ·cm;空隙率73%;疏水性能非常好.     

多孔纳米碳纤维的制备及其在超级电容器中的应用研究

利用溶胶凝胶燃烧法制备了碱金属氧化物掺杂的铜催化剂,并使用这种催化剂在不同的温度、掺杂比例下通过热CVD法合成出了具有多孔分叉结构的纳米碳纤维.通过TEM、HRTEM、BET和激光拉曼光谱等手段对产物进行表征,显示这种纳米碳纤维的比表面积可高达1162m2/g,远高于普通的碳电极材料,并且具有非常丰富的中孔结构,克服了常规碳纳米纤维在应用中表现出的相对有效利用面积不大,比电容不高等缺陷,具备做电极材料的潜力.在将其应用于超级电容器电极材料后,利用二次电池测试仪及电化学工作站对其进行了循环伏安曲线及恒流充放电曲线的测试,结果显示这种纳米碳纤维具有良好的电化学电容行为,电极的可逆性良好,并且比电容值高达203F/g.这些发现将有助于碳纳米材料可控制备的研究,并且提供了一种有一定应用潜力的超级电容器电极材料.     

静电纺丝法制备聚丙烯腈基纳米炭纤维及其表面结构表征

通过稳定化、炭化静电纺制的聚丙烯腈(PAN)前驱体纤维制备了直径为100nm～300nm的纳米炭纤维.用扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、扫描隧道显微镜(STM)及扫描量热分析法(DSC)研究了纳米炭纤维及其前驱体纤维的形貌及结构.结果表明:纳米炭纤维及其前驱体纤维的直径表现为对数正态分布.静电纺制纤维的环化放热峰移向低温,表明静电纺制纤维可在较低的温度下引发环化.由于静电纺制纤维的粗糙表面及在热处理过程中的收缩行为,在纳米炭纤维表面形成了长度为10nm宽度为5nm的凹坑.