皮芯结构Sn/C包覆碳杂化纳米纤维的制备及其在锂离子负极材料中的应用

用同轴静电纺丝技术成功制备了以碳作为纤维骨架,锡在碳中随机分布并包覆在碳外层的皮芯结构纳米纤维。利用经典静电纺丝纤维直径预测理论,通过调整皮芯层纺丝速度比制备了不同比例皮芯纤维直径的纳米纤维,并将其应用于锂离子负极材料中。采用投射电子显微镜观察了皮芯结构的纤维形貌;利用X射线衍射仪表证了纤维的晶型结构,特别分析了该材料的电化学性能。结果表明:通过纺丝速度比的调节成功获得了不同直径比的皮芯结构纤维;当碳化温度达到800℃时,形成了锡、无定形碳共存的晶型结构;特别是使用纺丝速度比为1∶1时,锂离子电池的循环稳定性最好,循环50圈后,容量保持率达到69%。     

静电纺丝:聚丙烯腈炭化制备碳纳米纤维

用静电纺丝的方法制得聚丙烯腈纳米纤维,并在250℃下预氧化,850℃下炭化,得到碳纳米纤维.用扫描电镜观察了静电纺纳米纤维、预氧化后的纳米纤维和炭化后的纳米纤维表面形态结构的变化,采用X射线衍射和红外光谱法分析了原料聚丙烯腈粉末、静电纺纳米纤维、预氧化后的纳米纤维和炭化后的纳米纤维内部结构的变化.     

深冷处理对锡锑/碳纳米纤维的形貌再造及其机制

为改善锡锑/碳纳米纤维性能,利用深冷处理作为热补偿方式对锡锑/碳纳米纤维进行形貌再造。通过调节深冷与炭化处理的顺序,比较处理顺序的不同对该材料的形貌变化影响,并结合对该材料的晶型结构和含碳量的分析探究其形貌再造机制。结果表明：首先对静电纺锡锑/碳纳米纤维前驱体进行炭化得到锡锑/碳纳米纤维再进行深冷处理,其形貌具有皮芯结构;而如先对静电纺锡锑/碳纳米纤维前驱体进行深冷处理再进行炭化得到的锡锑/碳纳米纤维,其锡锑合金在纳米纤维中的分布则表现出更不均匀性;深冷处理后得到的纳米纤维中的碳含量均有增加;结合其晶型结构分析认为,深冷处理对锡锑/碳纳米纤维的形貌再造归因于该处理技术的晶粒细化作用。     

静电纺丝多孔碳纳米纤维制备与应用研究进展

为更好地通过静电纺丝技术制备多孔碳纳米纤维,综述了近年来国内外静电纺丝技术实现工业化的可行性,静电纺丝制备多孔碳纳米纤维的方法、多孔结构类型以及多孔碳纳米纤维的应用等方面的最新进展。主要介绍了聚合物与聚合物共混以及聚合物与无机粒子共混静电纺丝多孔碳纳米纤维的2种方法的制备原理及所制得多孔碳纳米纤维的特点,并根据孔结构形状将多孔碳纳米纤维分为中空结构、介孔结构、多级孔结构和碳壳-蜂巢芯结构等类型。最后介绍了静电纺丝多孔碳纳米纤维在电化学、储氢、催化和吸附等领域的应用情况,并对未来多孔碳纳米纤维的发展前景进行了展望。     

芯壳结构碳包覆二氧化锡纳米纤维膜制备及表征

采用同轴静电纺丝技术与溶胶凝胶法相结合制备了芯壳结构的碳包覆二氧化锡纳米纤维膜,应用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对纳米纤维的形貌进行了表征,并测试了纳米纤维膜的拉伸力学性能。结果表明,随着芯层、壳层纺丝速率的增大,纳米纤维的平均直径逐渐增大,纳米纤维膜的断裂强力和断裂强度逐渐增大。当芯壳层纺丝速率分别为0.3、0.6 mL ∕ h 时,制备的纳米纤维连续性更好,表面形貌光滑,粗细更均匀,芯壳结构形貌明显优于其他2组,纳米纤维膜的断裂伸长率较大。     

静电纺锡/聚丙烯腈纳米纤维膜制备与表征

将纳米锡(Sn)与聚丙烯腈(PAN)共混,采用静电纺丝法制备Sn/PAN纳米纤维膜并进行炭化处理。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射法对纤维平均直径、直径分布、Sn在纤维上的存在情况以及Sn加入到PAN中静电纺丝后的结晶程度进行表征,将炭化后的纤维膜直接制成锂离子电池负极,测试其电化学性能。结果表明:随着纺丝电压升高或固化距离增大,纤维直径减小;当静电纺丝电压为14 kV,固化距离为14 cm时,纤维平均直径较小,分布最均匀;炭化后纤维变细;Sn加入到PAN中静电纺丝后发生团聚,结晶程度明显下降;Sn/PAN作为锂离子电池负极材料,具有良好的储能性能。     

静电纺丝技术制备复合纳米纤维研究进展

静电纺丝技术近年来在制备纳米纤维领域得到了广泛的应用，被认为是最简单有效的方法之一，运用这种方法已成功地制备了各种纳米纤维。本文主要综述了静电纺丝技术在制备复合纳米纤维所用的原料及装置方面的研究进展。     

电纺木质素基磁性碳纳米纤维的制备及其电磁屏蔽应用

本研究以碱木质素（AL）和聚丙烯腈（PAN）为原料,通过预掺杂FeNi金属盐前驱体,利用静电纺丝和高温碳化工艺,制备出具有优异电磁屏蔽效能的电纺木质素基磁性碳纳米纤维（FeNi@LCNF）。结果表明,最佳电纺纤维的AL用量为50%,且当FeNi的负载量为17.3%时,FeNi@LCNF-2呈现良好的导电性和铁磁性;在铁镍元素的催化下,碳化后的电纺纤维表面具有众多“荆棘状”碳纳米管,促进了碳纤维材料的多孔导电网络和异质结构形成,进而赋予FeNi@LCNF-2较高的电导率（8.11 S/cm）,使其在X波段内具有38.0 dB的电磁屏蔽效能。     

碳纳米纤维负极材料制备及其电化学性能

为了获得性能优异的碳纳米纤维负极材料并对材料的碳化工艺进行探讨,利用静电纺丝技术和高温碳化制备一维碳纳米纤维负极材料。对获得的碳纳米纤维的形貌、化学成分结构及电化学性能进行测试分析,得到优化的预氧化和碳化条件。结果表明:在预氧化条件为250℃、120 min,碳化条件为800℃、120 min条件下制得的碳纳米纤维具有较好的形貌特征及化学性能,平均直径为190 nm,此时碳结构更加有序,碳含量达到73.7%。通过组装锂离子电池测试电池充放电性能,得到在100 mA/g的电流密度下,放电比容量达到568.4 mAh/g,经过100圈循环后容量保持率达77.3%。     

基于静电纺丝法的碳硅复合纳米纤维制备研究

碳硅复合纳米纤维作为锂离子电池负极材料,既保留了石墨材料的高电导率,又兼有硅材料的高理论比容量,是实现高效储能装置的优选方案。文章对基于静电纺丝法的碳硅复合纳米纤维制备过程进行了研究,探讨了不同制备条件对纤维结构的影响,为制备高性能锂离子电池负极材料提供了参考。     

纳米纤维的应用前景

论述了纳米纤维制备新方法和典型纳米纤维的应用前景。指出静电纺丝技术可制得聚合物纳米纺织纤维长丝、实心纳米碳纤维、生物降解性聚合物纳米纤维和聚苯胺及其与常规聚合物共混的纳米导电纤维,其直径取决于纺丝工艺参数;静电纺丝是得到纳米纤维最重要的方法,也是最有可能实现纳米纤维工业化生产的技术。     

聚丙烯腈基活性中空碳纳米纤维制备及其性能

为制备具有较高孔隙率的聚丙烯腈(PAN)活性中空碳纳米纤维(AHCNF),以自行制备的PAN为原料,经同轴静电纺丝、预氧化、炭化、活化后制备得到AHCNF,借助X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、比表面积测试仪研究了致孔剂对其形态与孔结构的影响。结果表明:制备的PAN共聚物环化温度较低,环化放热较缓和,有利于预氧化的进行;炭化过程将PAN表面的碳氧单键转化为碳氧双键,而活化过程将碳氧双键进一步转化为酯基;添加致孔剂和未添加致孔剂得到的PAN活性中空碳纳米纤维横截面呈明显的中空结构,纤维壁较为致密;添加致孔剂后,活性中空碳纳米纤维的总比表面积从55.719 m²/g增加到532.639 m²/g,孔容从0.070 cm³/g增加到0.312 cm³/g,介孔平均孔径从3.408 nm增加到4.309 nm,收率从27.14%降低到9.44%。     

多孔SnO2纳米纤维的制备与表征

以聚乙烯吡咯烷酮作为高分子中间体,五水四氯化锡作为锡源,二氧化硅纳米颗粒作为掺杂,通过静电纺丝技术制备了二氧化锡及掺杂纳米纤维。利用二氧化锡、二氧化硅不同的化学性质,使用氢氟酸蚀刻的方法制备了多孔二氧化锡纳米纤维。采用扫描电子显微镜及投射电子显微镜观察了氢氟酸蚀刻前后纤维形貌的变化;利用X射线衍射仪以及能量色散X射线能谱仪分析了二氧化锡及掺杂纤维的晶型结构,特别是验证了纤维比表面积的变化。实验结果表明：随着掺杂二氧化硅颗粒含量的增加,二氧化锡纤维直径变粗,表面粗糙度增加;经过氢氟酸蚀刻后的二氧化锡纳米纤维出现了一定程度的溶胀现象,二氧化硅颗粒成功被蚀刻,纤维比表面积提高。     

聚偏氟乙烯/导电TiO2复合压电薄膜的制备

为探究提高聚偏氟乙烯压电性能的方法,采用静电纺丝结合填料共混的方法制备了聚偏氟乙烯/导电TiO2复合纳米纤维压电薄膜,并讨论了不同添加量的导电二氧化钛晶须对纤维薄膜直径、形貌、结晶形态和β相和γ 相含量的影响。用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪测试方法表征纤维薄膜材料的微观形态结构和结晶结构。对复合纳米纤维薄膜的压电性能测试结果表明：静电纺丝是提高聚偏氟乙烯中β 相含量的有效方法。导电TiO2的添加除了诱导结晶取向,促进更多β 相和γ 相的形成,而且有助于将纺丝过程中形成的构相固定起来,从而达到提高产物压电性的目的。除此之外,添加导电TiO2后,聚偏氟乙烯纤维膜的力学性能也有一定的提高。     

静电纺丝制备聚羟基丁酸酯(PHB)纳米纤维及工艺参数的研究

聚羟基丁酸酯(PHB)作为一种可降解生物材料在组织工程、医药领域有着广泛的应用。通过静电纺丝技术制备PHB纳米纤维毡可使其具备纳米纤维诸多优异的物理、化学性质。主要通过扫描电镜等研究了溶液浓度、电场强度、挤出率和毛细管直径四个工艺参数对静电纺丝技术制备PHB纳米纤维的影响。利用单因素实验得出了PHB纳米纤维可纺的范围,确定了PHB最佳静电纺丝条件:浓度为2.5%、电场强度为0.8kV/cm、挤出速率为1.0mL/h、毛细管直径为0.3mm。     

溶液喷射纺纳米纤维制备技术及其应用进展

为进一步推广溶液喷射纺丝技术,并为该技术的研究提供理论与实践参考,综述了国内外溶液喷射纺丝技术的制备机制、基础研究及其纳米纤维应用等方面的研究进展。主要从机制、工艺研究等角度将溶液喷射纺丝技术与熔喷、静电纺丝技术进行对比,溶液纺丝技术具有原料适用性广、生产效率高等特点;从纤维形貌、结构控制等方面,阐述了通过溶液喷射纺丝新工艺开发加工制备具有特殊形态结构的纳米纤维。介绍了溶液喷射纺纳米纤维在医用、过滤、电极、隔膜等材料领域的应用,并对溶液喷射纺丝技术当前发展的不足及未来发展前景进行了总结与展望。     

电化学沉积锌电池MnOx/碳纳米纤维膜自支撑正极的制备及其电化学特性

为开发性能优越、制备工艺简单的可充电锌离子电池(ZIBs)正极材料,以静电纺纳米纤维膜为前驱体,经预氧化和高温炭化制备了碳纳米纤维膜(CNFs),并以CNFs为基底,结合电化学沉积法制备了具有皮芯结构的MnO_x/CNFs复合材料。探讨了不同电化学沉积时间对MnO_x/CNFs复合材料表面形貌、结构以及ZIBs循环充放稳定性和倍率性能等电化学性能的影响。结果表明:电化学沉积法使MnO_x活性材料与CNFs基底间界良好结合,减少了活性材料脱附,提高了二者的界面离子和电子传输能力;以沉积2 h的MnO_x/CNFs作为正极时,ZIBs在0.1 A/g电流密度下的比容量可达647.9 mA·h/g,且在0.5 A/g电流密度下循环充放电500次后仍能保持221.8 mA·h/g的比容量;经2 A/g电流密度循环充放电后在0.1 A/g电流密度下仍能恢复至初始比容量的94%,具有较好倍率性能。     

碳基复合纳米纤维的制备与表征及其电容性

以DMF为溶剂,利用静电纺丝法制备了PAN/Co(OAc)2/CNTs复合纳米纤维,并通过高温碳化及活化的方法得到多孔碳基复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪（XRD）、ASAP 2020及Solartron 1470分别研究了纤维的表面形貌、碳基复合纳米纤维的物相、比表面积和材料的电化学性能。研究结果表明：多孔碳材料为C/Co/CNTs复合纳米纤维;前驱体复合纳米纤维表面较为光滑,高温处理处部分纤维出现断裂;碳基复合纳米纤维的比表面积和孔体积分别为771m2/g和0.347cm3/g;在电流密度为1.0A/g时复合纳米纤维的比容量可达210F/g,电流为0.5mA时能量密度为3.1Wh/Kg,电流为5 mA时功率密度为2337W/Kg     

GO/PI复合纳米纤维的制备及其过滤性能研究

为制备高过滤效率、低过滤阻力的空气过滤材料,将氧化石墨烯纳米颗粒(GO)掺杂到聚酰亚胺(PI)纺丝溶液中,制备氧化石墨烯/聚酰亚胺(GO/PI)复合纳米纤维过滤材料。通过观察其形貌、过滤性能来确定最优纺丝工艺参数。结果表明:当PI质量分数为30%,GO质量分数为1%,纺丝电压为25 kV,接收距离为20 cm时,复合纳米薄膜的纤维形貌较好,过滤性能优良。与PI纯组分纳米纤维过滤材料相比,GO/PI复合纳米纤维过滤材料的过滤性能更好,制得GO/PI复合纳米纤维膜的平均孔径为1.8μm,过滤效率为99.68%,过滤阻力仅为85.35 Pa。