C@MnO2复合纳米纤维阴极的制备及在Zn2+电池中的应用

为解决MnO₂在锌离子电池充放电中导电性差的问题，将MnO₂与碳纳米纤维复合以提高MnO₂的导电性，通过微观核壳结构的设计改善MnO₂充放电过程中的溶解问题。以静电纺丝和退火相结合的方法成功制备了碳纳米纤维，采用湿化学方法和水热法使KMnO₄在碳纳米纤维的表面还原为MnO₂。XRD证实了α-MnO₂和β-MnO₂的存在且无杂质产生，SEM照片显示成功制备了核壳结构的C@MnO₂复合纳米纤维。电化学测试结果表明在0.1 A/g恒流充放电下，循环100次仍有83%的容量保持率，且可提供163.89 mAh/g的可观比容量。该长循环性能得益于碳纳米纤维与MnO₂的协同作用，导电性的碳纳米纤维作为骨架促进了电子转移动力学，而MnO₂纳米片提高了活性材料与电解液的接触面积，促进了Zn²⁺扩散。此外，MnO₂与碳纳米...     

Si/TiO2复合碳纳米纤维的制备及其性能

为改善硅/碳纳米纤维的形貌结构并提升其储能性能,将球磨均匀的Si/TiO₂粉末和聚丙烯腈(PAN)通过静电纺丝制得Si/TiO₂/PAN纳米纤维膜,然后分别在氩气和氢气氛围中炭化得到Si/TiO₂复合碳纳米纤维;优化了Si与TiO₂的最佳配比与最适炭化温度,分析了纤维形貌、分子结构、元素分布对复合碳纳米纤维储能性能的影响。结果表明:在Si和TiO₂质量比为1∶2以及900 ℃炭化条件下,Si/TiO₂复合碳纳米纤维具有良好的导电性,其纤维结构与形成的TiO₂无序框架可有效缓解Si的体积膨胀和团聚,并显著提高锂离子电池的容量与循环稳定性;在0.2 mA/g电流密度下进行120次循环后,在氩气和氢气条件下炭化制备的复合碳纳米纤维的放电比容量分别为942和1 212 mA·h/g,在氢气条件下炭化制备的复合碳纳米纤维拥有更加优异的倍率性能。     

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     

聚丙烯腈基Si/C/碳纳米管复合碳纳米纤维膜的制备及其储能性能

针对Si材料储能过程中体积膨胀的问题,首先采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)/Si /Fe复合纳米纤维(NFs)膜,然后经化学气相沉积法在复合NFs膜上生长碳纳米管(CNTs),最后经800 ℃炭化得到PAN基Si/C/CNTs复合碳纳米纤维(CNFs)膜。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪等表征复合CNFs膜的结构与性能,并将其用于锂离子电池负极进行电化学性能测试。结果表明:用添加质量分数为15% 的FeSO₄(占PAN)催化剂的纺丝液制备的复合CNFs膜具有独特毛毛虫结构,其可有效提升电池的电化学性能,具有2 067.9 mA·h/g的初始放电比容量,循环400圈后仍具有851.2 mA·h/g 的放电比容量,每圈的容量衰减率仅为 0.15%。     

树枝状磺化聚醚砜纤维基复合固态电解质的制备及其性能

为解决应用于全固态锂金属电池中固态有机电解质离子电导率较低和力学性能较弱的问题,采用静电纺丝技术制备了树枝状磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维膜,将其与聚氧化乙烯(PEO)结合制备复合固态电解质,并应用于全固态锂金属电池中。探讨了纺丝工艺对纳米纤维形貌的影响,在最佳的静电纺丝工艺参数下,研究了SPES纳米纤维膜对复合固态电解质结晶度、离子电导率、力学性能以及电化学性能的影响。结果表明：在四丁基六氟磷酸铵质量分数为2%,静电纺丝电压为30 kV,接收距离为15 cm时,制备的树枝状SPES纳米纤维膜具有最好的形貌,将PEO浇筑在该纳米纤维膜上获得的复合固态电解质其离子电导率为8.13×10^-5 S/cm(30℃),断裂强度为5.1 MPa,且可使对称电池在0.1 mA·h/cm²下稳定循环198 h,使LiFePO₄/Li电池在循环400圈后仍保持着128.6 mA·h/g的放电比容量;SPES纳米纤维膜因破坏PEO的结晶区且能构成三维离子传输路径,不仅提高了复合固态电解质的离子电导率,还使复合固态电解质具有优异的力学强度,可...     

Al2O3用量对聚四氟乙烯/Al2O3复合疏水纤维膜性能的影响

超疏水材料因其表面特殊的浸润性在各领域拥有广泛的应用前景,为了研究氧化铝(Al₂O₃)的负载对聚四氟乙烯(PTFE)超疏水纤维膜性能的影响,利用静电纺丝法制备了PTFE/聚乙烯醇(PVA)/Al₂O₃复合纤维膜,并通过烧结去除PVA使Al₂O₃成功负载,得到PTFE/Al₂O₃复合纤维膜;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、接触角测定仪等研究了Al₂O₃的质量分数对PTFE/Al₂O₃复合纤维膜形貌特征、纤维直径以及疏水性能的影响。结果表明：在超疏水PTFE纤维膜表面负载纳米级Al₂O₃颗粒能够在保持纤维膜表面形貌的情况下大幅度增强其疏水性能;当Al₂O₃质量分数为0.5%时,纤维膜表面疏水性最强,疏水角高达163°;当烧结温度为330℃时,...     

柔性ZrO2纳米纤维膜的制备及其应用研究现状

针对现有制备方法获得二氧化锆(ZrO₂)纳米纤维膜柔性不足的问题,综述了近年来利用静电纺丝技术在制备柔性ZrO₂纳米纤维膜方面的研究进展。基于现有研究成果,从前驱体溶液、静电纺丝工艺和煅烧温度3方面系统阐述了静电纺制备柔性ZrO₂纳米纤维膜的工艺流程,并概述了纤维形貌、孔隙结构和晶体结构对柔性ZrO₂纳米纤维膜的影响,介绍了柔性ZrO₂纳米纤维膜在能源、生物等领域的应用。最后指出:采用静电纺丝技术制备的柔性ZrO₂纳米纤维膜具有比表面积大、耐热性高等一系列优异特性,但仍存在纤维膜韧性相对较差的缺陷,尚无法满足实际工况要求;提高柔性ZrO₂纳米纤维膜的整体力学性能,并进行批量化制造,以满足实际应用是未来研究的重点。     

多孔PAN/MnO2超细纤维的制备及除甲醛性能

采用二元溶剂体系,通过相分离静电纺丝法制备出多孔聚丙烯腈(PAN)超细纤维负载纳米二氧化锰(MnO₂)复合材料。利用扫描电镜(SEM)、场发射电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)等手段对多孔PAN-MnO₂纤维进行了表征。结果表明,PAN纤维微孔结构清晰,纤维内部及表面含有大量的MnO₂纳米颗粒;多孔PAN超细纤维具有一定的吸甲醛性能,而且掺杂了具有催化活性的MnO₂纳米颗粒后,多孔PAN@MnO₂超细纤维除甲醛效率显著提高,80 min内甲醛去除率达到57.9%;经过5次循环使用后,甲醛去除率仍保持在46.3%。     

二硫化钼/聚氨酯复合纤维膜的制备及其光热转换性能

为制备具有高光热转换效率的纺织材料,采用水热合成法制备了近红外吸收能力强的三维二硫化钼(MoS₂)纳米颗粒,然后添加至聚氨酯(PU)纺丝液中,通过静电纺丝方法制备MoS₂/PU复合光热纤维膜。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线粉末衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等对MoS₂纳米颗粒及MoS₂/PU复合纤维膜的结构和性能进行表征。结果表明:经功率密度为0.8 W/cm²的近红外光照射1 min后,MoS₂/PU复合纤维膜的温度上升10.48 ℃,光热效率达到了31.07%,且经长时间反复升降温后热效应无衰减现象,同时在阳光下照射5 min后,复合纤维膜温度上升比黑色纯PU纤维膜高31%;经高温以及模拟汗液浸渍24 h后,复合纤维膜仍可保持原有强力;该MoS₂/PU复合纤维膜可将光能有效地转换成热能,并具有较好的力学稳定性。     

静电纺丝制备高比表面积纳米多孔纤维的研究进展

静电纺丝技术是当前制造纳米纤维最主要的基本方法,增加静电纺纳米纤维比表面积和孔隙率对提高其应用性能有巨大作用。通过静电纺纳米纤维多孔化制备技术来改变纤维结构和表面形态,能够大幅度提高纤维的比表面积。综述了近年来静电纺纳米多孔纤维的研究进展情况。     

锡/碳纳米纤维锂电负极材料形貌结构再造及其机制

为改善锡/碳(Sn/C)纳米纤维形貌结构并使其获得优异的锂电性能,采用醋酸锡为前驱体,聚丙烯腈为碳源,通过静电纺丝技术制备了Sn/C前驱体纳米纤维,并通过不同顺序的炭化工艺和深冷处理工艺对Sn/C前驱体纳米纤维进行形貌再造,制备了具有多孔结构与皮芯结构的Sn/C纳米纤维,最后通过形貌表征、比表面积以及晶型结构测试了纳米纤维的结构和性能。结果表明:Sn/C纳米纤维的多孔和特殊形貌的碳包覆结构,有效防止了Sn颗粒的团聚,缓解了充放电时电极材料的体积膨胀,同时减少了容量损失,增强了电极材料的导电性和结构稳定性;经过先深冷处理再炭化处理,具有多孔结构的Sn/C纳米纤维表现出最稳定的电化学性能,循环100圈后的质量比容量保持率高达93.9%。     

纤维素/壳聚糖磁性气凝胶的冻融法制备及其对染料吸附性能

为开发一种高效可再生的磁性生物质基吸附剂,以微晶纤维素(MCC)和壳聚糖(CS)为凝胶网络框架、纳米Fe3 O4为掺杂剂,通过悬浮液滴和冻融结合法制备MCC/CS磁性气凝胶.借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射等表征其微观形貌及化学结构,并探讨了对染料刚果红的去除效果.结果 表明:在加入1.0 g纳米Fe3 ...     

磷酸铁锂/炭黑/碳纳米纤维柔性正极的制备及其性能

为更好满足柔性锂离子电池对电极材料柔性化的需求,通过静电纺丝以及热处理的方法制备了兼具柔韧性和自支撑性能的磷酸铁锂/炭黑/碳纳米纤维(LiFePO₄/CB/CNFs)柔性正极材料,并对其结构和性能进行表征与分析。结果表明:合成的LiFePO₄活性物质为橄榄石结构,自支撑LiFePO₄/CB/CNFs柔性正极为具有较高孔隙的三维网络结构,CB和LiFePO₄活性物质均可较均匀地嵌在CNFs基体中,CB在LiFePO₄活性物质生成过程中对其纯度和晶体结构的形成未产生影响;当CB质量分数为0.10%和0.15%时,柔性正极均具有较好的电化学可逆性,首圈放电比容量分别为141.1和139.1 mA·h/g,首圈库伦效率分别为87.3%和87.6%,且循环100圈后仍保持性能稳定,第2圈后的库伦效率维持在99%左右。     

聚乳酸/壳聚糖/Fe3O4超细纤维膜对酸性蓝MTR的吸附性能及机制

为制备易回收、可生物降解的染料吸附材料,将聚乳酸(PLA)、壳聚糖(CS)和四氧化三铁(Fe₃O₄)共混溶于三氟乙酸(TFA)溶液中,通过静电纺丝技术制备得到PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维膜,研究了PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维膜的表面形貌、孔隙结构、表面元素及其对酸性蓝MTR的吸附动力学和吸附机制。结果表明:PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维内外均有孔隙结构,纤维的直径为(158±81) nm,比表面积为14.7 m ²/g,平均孔径为15.6 nm,且共混静电纺丝并未改变CS中C—NH₂和Fe₃O₄中Fe元素的化学状态;PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维膜对酸性蓝MTR的平衡吸附量为156 mg/g,吸附动力学实验数据与Lagergren准二级吸附动力学模型吻合较好,表现为化学吸附机制。     

Fe3O4磁性纳米粒子固定化微泡菌褐藻胶裂解酶AlgL17的研究

本论文旨在优化微泡菌褐藻胶裂解酶AlgL17固定化条件,以期探索出高效的固定化条件。以单宁酸功能化的四氧化三铁磁性纳米粒子作为载体,对褐藻胶裂解酶AlgL17进行固定化条件优化。测定固定化酶的最适反应温度和最适反应pH,并对固定化酶进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)检测。结果表明,褐藻胶裂解酶AlgL17最佳固定化条件为:加酶量2.7 U、载体量25 mg、固定时间5 h,固定化酶的最适反应条件为:温度35℃、pH8.5。FTIR和SEM结果显示,褐藻胶裂解酶AlgL17固定在载体表面。四氧化三铁磁性纳米粒子可以成功固定褐藻胶裂解酶AlgL17,固定化后的褐藻胶裂解酶具有工业应用的前景。     

壳聚糖涂覆磁性纳米颗粒对纤维素酶的固定化

设计具有高稳定性、选择性的酶-载体复合物是固定化酶领域的研究重点。本研究以环氧氯丙烷作为表面活性剂,通过沉淀法制备磁性纳米颗粒并涂覆壳聚糖,用以固定化纤维素酶。通过SEM扫描电镜、VSM磁强计、FTIR红外光谱对 Fe₃O₄-壳聚糖磁性纳米颗粒进行表征,并研究其固定化纤维酶的表征及酶学性质。结果表明,制备的磁性纳米颗粒晶形完整,纤维素酶有效固定在Fe₃O₄-壳聚糖载体表面;固定化纤维素酶比游离纤维素酶具有更好的酸碱稳定性和热稳定性。固定化纤维素酶在pH 2~9范围内均有较好的活性,并且置于60和70 ℃条件下4 h后,仍然能保持将近50％的活性,经10次循环利用后,固定化纤维素酶仍然保持在52.6%的活性,说明Fe₃O₄-壳聚糖可作为固定纤维素酶的有效载体,为固定化酶的进一步应用提供了参考。     

聚丙烯腈抗菌复合纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

为研究分析不同抗菌剂对聚丙烯腈(PAN)抗菌纳米纤维的影响,进一步开发功能性纳米纤维纺织品,通过静电纺丝方法制备PAN/三氯生(TCS)、PAN/TiO₂抗菌复合纳米纤维膜,借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪等对纳米纤维膜的微观结构和性能进行表征。结果表明:相对于纯 PAN纳米纤维膜,PAN/TCS 和PAN/TiO₂抗菌纳米纤维膜的纤维直径减少了39% ~ 71%,拉伸强度增加了12% ~ 88%; PAN/TCS 复合纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈都大于1 mm;由于TiO₂为非溶出型菌剂,PAN/TiO₂复合纳米纤维未发现抑菌圈;PAN/TCS 和PAN/TiO₂纳米纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率都达到了91.98%以上,且抑菌率随着TCS和TiO₂质量分数的增加而增加。     

毛纱上浆用丁二酸酐酰化明胶浆料的制备及其性能

针对明胶在室温凝胶且在毛纱上浆时存在浆膜韧性差的问题,采用丁二酸酐(C₄H₄O₃)对明胶进行酰化改性,合成了一种毛纱室温上浆用改性明胶蛋白(Gel-C₄H₄O₃)浆料。借助红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及差示扫描量热仪对Gel-C₄H₄O₃浆料结构及玻璃化转变温度进行测试表征,系统研究了酰化度与Gel-C₄H₄O₃浆液和浆膜性能的关系。结果表明:C₄H₄O₃可与明胶分子链上的氨基发生酰化反应;与采用丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯类单体接枝改性明胶浆料相比,C₄H₄O₃酰化改性后的明胶浆料在室温时不凝胶;当酰化度为0.96时,Gel-C₄H₄O₃浆液对毛纱表现出优良的黏附性,Gel-C₄H₄O₃浆膜的断裂强度和韧性显著增加。此研究为毛纱室温上浆提供了性能优良的浆料制备方法。