聚丙烯腈基中空碳纤维的制备及电化学性能研究

通过静电纺丝法制备含有添加剂多壁碳纳米管(MWCNTs)和氯化锌(ZnCl2)的有序排列聚丙烯腈(PAN)基中空微纳米纤维,经预氧化、碳化和酸化处理后得到多孔PAN基中空碳纤维。通过场发射扫描电子显微镜观察表明,MWCNTs增加了PAN基碳纤维的表面粗糙度,而ZnCl2增加了纤维表面的孔洞结构。由吸附仪测试碳纤维的比表面积发现,多孔PAN/MWCNTs/ZnCl2碳纤维(两中空)的比表面积达到356.8m2/g,是PAN碳纤维的3.7倍。由循环伏安曲线看出,多孔PAN/MWCNTs碳纤维(两中空)较PAN碳纤维具有更好的电容性能。     

负载银中空纳米碳纤维的制备及电化学性能

为了提高碳基超级电容器电极的电化学性能,采用同轴静电纺丝和原位还原技术相结合的方法制备聚丙烯腈基(PAN-based)负载银纳米碳纤维,经过热处理后得到负载银的中空纳米碳纤维,考察了所制得负载银中空纳米碳纤维的形貌、结构及电化学性能。结果表明:原位还原技术能顺利将银颗粒成功负载到中空纳米碳纤维表面,且负载银有利于提高中空纳米碳纤维的电化学性能,表现为电化学反应可逆性和电容量均有所增加,电荷转移阻抗减小。     

静电纺功能性纳米纤维材料的研究现状EI北大核心CSCD

考虑到当今时代人类需求的不断变化,制备高性能、多功能的纳米纤维材料已成为当前静电纺丝领域的研究热点。科研人员从纺丝液性质和后整理技术2个方面进行了大量研究,通过物理或化学改性手段均可使纳米纤维功能化,但纳米材料独特的性质也会为功能化技术带来不便,仍需进一步的研究。基于现有研究成果,文中系统综述了近年来功能性纳米纤维材料的主要制备手段,其中包括不同物质间的物理组合以及借助聚合还原反应进行化学键结合等,并对其未来发展进行了展望。     

Cu/碳纳米纤维负载脂肪酸定形相变材料的制备与性能EI北大核心CSCD

结合静电纺丝、物理吸附、预氧化炭化和原位还原的技术与原理,制备了3种不同铜纳米粒子含量的Cu/碳纳米纤维膜(Cu/CNFs1~3),从此作为定形相变材料(FSPCM)的支撑基体;根据最低共熔点理论和Schrader方程计算出月桂酸-肉豆蔻酸-硬脂酸(LA-MA-SA)三元脂肪酸的质量比例,用作制备FSPCM的相变物质。通过物理吸附法制备了Cu/CNFs负载LA-MA-SA的FSPCM1~3。探讨了不同铜纳米粒子含量的CNFs对FSPCM形貌与导热性能的影响。结果表明,FSPCM1~3的熔融时间分别缩短了23.0%、51.8%和38.2%,结晶时间分别缩短了47.8%、64.0%和62.6%。制备的FSPCM1~3的熔融相变温度和熔融热焓在32~36℃和88~122 kJ/kg之间,结晶相变温度和结晶热焓分别在24~26℃和89~120.9 kJ/kg之间。     

醋酸锌含量对聚丙烯腈/醋酸锌复合纳米纤维结构和性能的影响EI北大核心CSCD

以聚丙烯腈(PAN)和醋酸锌[Zn(Ac)2]为前驱体,采用静电纺丝技术制备了不同Zn(Ac)2含量的PAN/Zn(Ac)2复合纳米纤维。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)和X射线能量色散光谱(EDS)对各种纤维膜的结构和性能进行表征。结果表明,复合纤维的直径以及直径分布随Zn(Ac)2含量的增加先减小后增大;Zn(Ac)2的加入并没有改变PAN的化学结构;PAN/Zn(Ac)2复合纳米纤维的结晶度以及晶粒尺寸随Zn(Ac)2含量的增加而减小;Zn(Ac)2含量对复合纤维的分解温度及残留物的质量影响较大;复合纤维膜在空气环境中高温煅烧后得到的物质为ZnO。     

基于静电纺丝制备中空纳米纤维的研究进展

中空纳米纤维具有独特的中空结构和较大的比表面积,在吸附、催化、电化学、医药等领域具有广阔的应用前景。静电纺丝技术是制备中空纳米纤维的有效手段。随着静电纺丝工艺的不断成熟,利用静电纺丝大规模制备中空纳米纤维提上了日程。首先详细介绍了基于静电纺丝技术制备中空纳米纤维的原理和方法,探讨了现阶段基于静电纺丝技术大规模制备中空纳米纤维存在的问题以及研究现状,总结了中空纳米纤维的应用进展,最后指出了中空纳米纤维的发展方向,为推动中空纳米纤维的大规模制备及应用奠定基础。     

中空Cu_7S_4纳米立方的制备及其电化学电容性能

本文以化学沉淀法制备出立方体Cu_2O,以Cu_2O为模板用水热离子交换法制备出纳米Cu_7S_4。利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Cu_7S_4进行测试,结果显示Cu_7S_4具有中空立方体结构,平均尺寸在550nm左右。使用三电极体系,采用循环伏安法、恒流充放电、电化学阻抗谱和循环稳定性分析研究了Cu_7S_4的电化学性能。测试结果表明,当电流密度为1A·g~(-1)时,Cu_7S_4的比电容为275F·g~(-1)。在电流密度为4A·g~(-1)时,Cu_7S_4循环1000次仍能保留94.8%的比电容,展示出良好的循环性能。     

沥青/聚丙烯腈复合纳米炭纤维无纺布的制备及其电容性能

通过在聚丙烯腈(PAN)溶液中添加沥青,经静电纺丝、不熔化和炭化处理后,制备出沥青/聚丙烯腈复合纳米炭纤维无纺布.结果表明,沥青的加入,不仅减小了所制纳米炭纤维的直径、提高了其导电性,而且还增大了纳米炭纤维的比表面积、扩大了孔径分布,有效地改善了纳米炭纤维的容量和倍率性能.当沥青与PAN的质量比为1:1.5时,所得纳米...     

特殊形貌Co3O4纳米片的制备及其电化学性能

采用不添加任何表面活性剂的水热法,在适当反应温度和反应时间下制备出了直径尺寸大约为300nm左右,厚度约为30nm左右的六边形Co3O4纳米片.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了产物的结构、组成及形貌,利用电化学工作站仪器测试了Co3O4的电化学性能.结果表明:制备的六边形Co3O4纳米片具备良好的电化学性能,单位比电容达到了110F/g,可以作为良好的超级电容器应用材料.     

n-HA/PVA复合纳米纤维的静电纺丝制备EI北大核心CSCD

采用静电纺丝法制备了羟基磷灰石/聚乙烯醇复合纳米纤维。并用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜等分析测试手段对所制得纳米纤维的结构和形貌进行了表征。结果表明,静电纺丝的纤维中聚乙烯醇的结晶度明显降低,羟基磷灰石与聚乙烯醇为物理复合;复合纤维随着羟基磷灰石含量增加,直径增大且分布均匀性降低;羟基磷灰石/聚乙烯醇质量比为2/8时,复合纤维形貌较佳。说明静电纺丝法制备羟基磷灰石/聚乙烯醇复合纳米纤维是可行的。     

纳米碳纤维的制备及应用

纳米碳纤维具有较大的长径比,独特的物理、电及热学性能等,在复合材料、场发射、电子化学探针等领域有潜在的应用前景.论述了纳米碳纤维的合成方法及其应用前景,并提出了纳米碳纤维的研究和发展方向.     

金纳米阵列薄膜的制备及在表面增强拉曼光谱中的应用EI北大核心CSCD

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种灵敏度很高的分析技术,可以给出分子水平的光谱信息,常被用于痕量分析检测。金纳米颗粒(AuNPs)由于其可控制备、独特的光学特性,是最常用的SERS基底材料之一。然而,如何经济、高效地制备出一种性质稳定、耐保存的拉曼基底材料,仍是亟待解决的问题。文中通过静电纺丝工艺,将修饰了β-环糊精的AuNPs聚合液制备成静电纺丝薄膜;将此薄膜用作SERS基底材料,以罗丹明6G作为探针分子,获得了优异的SERS效果,增强因子约为10~5,检测限达到10^(-6)级以下,且基底材料的重复性优越。     

静电纺树枝状聚偏氟乙烯纳米纤维膜的制备EI北大核心CSCD

通过向聚偏氟乙烯(PVDF)纺丝液中添加有机支化盐四丁基六氟磷酸铵(TBAHP),采用一步静电纺丝法制备了PVDF树枝状纳米纤维膜。探讨了TBAHP添加量、静电纺丝工艺参数及溶剂体积比对纤维树枝状形貌的影响,同时研究了TBAHP添加量对纤维膜力学性能、孔径和孔隙率的影响。结果表明,TBAHP摩尔浓度为0.05 mol/L、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与丙酮(ACE)体积比为7:3、电压为27 kV、接收距离为12 cm时,制备的纳米纤维膜分支纤维较多,呈现形貌良好的树枝状结构,其断裂强度达4.93 MPa,远大于纯PVDF纳米纤维膜的1.82 MPa,孔径仅0.2μm,孔隙率达90%,在过滤、油水分离、电化学及膜蒸馏等领域具有很好的应用前景。     

聚合物共混制备纳米和多孔碳纤维及性能研究

聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混膜的结构和尺寸可由两组分比例和分子量调整。以PAN为碳前驱体,PMMA为热分解聚合物,并控制m(PAN)/m(PMMA)为30/70和70/30,通过湿法纺丝制备了PAN/PMMA共混纤维。以m(PAN)/m(PMMA)为30/70和70/30的共混纤维为原丝经碳化后获得了纳米碳纤维(CNFs)和多孔碳纤维(PCFs)。利用扫描电镜观察了所得CNFs和PCFs的形貌,发现单根CNFs的直径为50～150nm,PCFs中孔的直径为0.1～1μm。由CNFs和PCFs的拉曼光谱分析了不同碳化温度对CNFs和PCFs石墨化程度的影响,结果表明随碳化温度升高,石墨化程度也增加,同时电导率也随之提高。     

FeCo/SnO_(2)复合纳米纤维的制备及其吸波性能EI北大核心CSCD

用静电纺丝和氢气还原法制备FeCo/SnO_(2)复合纳米纤维并使用X射线衍射、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪等手段分析表征其结构、形貌、磁性及电磁特性,研究了SnO_(2)含量对复合纳米纤维的吸波性能的影响。结果表明,添加适量的SnO_(2)可显著提高FeCo纳米纤维的吸波性能。用SnO_(2)摩尔含量为20%的复合纳米纤维制备的厚度仅为1.4 mm的涂层,在频率10.95 GHz处最小反射损耗(RL)为-40.2 dB,有效吸收带宽(RL≤-10 dB)为2.64 GHz (9.75-12.39 GHz),厚度减小到1.0 mm的涂层其最大有效吸收带宽为4.16 GHz,频率范围为13.84~18.00 GHz。涂层吸波性能优异的主要原因,是阻抗匹配的改善、磁性FeCo合金与介电SnO_(2)的电磁损耗协同作用、加强的界面极化驰豫以及纳米纤维形成的三维网络结构产生的多重反射与散射。     

银/聚苯胺纳米复合材料的制备及电化学性能

采用苯胺为分散剂合成纳米银胶溶液,并在此基础上引发苯胺的原位复合,制备出银/聚苯胺(Ag/PANI)纳米复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射分析仪、扫描电镜、透射电镜和电化学分析仪对产物进行了分析与检测。研究结果表明,Ag/PANI纳米复合材料中形成了聚苯胺在外、银纳米粒子在内的包覆结构,纳米复合粒子为类球形状形貌。引入纳米银粒子后,制备的Ag/PANI纳米复合材料的电化学活性和比容量较PANI有了很大提高。Ag/PANI纳米复合材料的腐蚀电流密度为72.1μA/cm2,比PANI的腐蚀电流密度106μA/cm2降低了33.9μA/cm2,纳米复合材料防腐性能得到显著提高。     

电纺制备聚酰亚胺/Fe_3O_4磁性纳米复合薄膜及其性能表征EI北大核心CSCD

以聚酰胺酸(PAA)为聚合物纺丝原料,通过静电纺丝法制备一系列Fe_3O_4添加量不同的PAA/Fe_3O_4纳米复合纤维膜,经亚胺化处理后得到聚酰亚胺(PI)/Fe_3O_4复合纤维膜。采用红外光谱、扫描电镜表征了纤维膜的微观形貌和结构,测试了纤维膜的热、力、电及磁性能,系统分析了Fe_3O_4含量及纺丝工艺对纤维膜结构和性能的影响。实验结果表明,PI/Fe_3O_4复合材料的红外谱图与纯PI膜基本一致,说明Fe_3O_4磁性纳米粒子的引入并未破坏PI分子的化学结构。当PI固含量为20%,Fe_3O_4质量分数为1%时,复合纤维膜珠节少,纤维成型良好且具有良好的热稳定性。随着Fe_3O_4含量的增加,Fe_3O_4在PI纤维中的团聚越来越严重,复合纤维膜的拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率则逐渐减小。介电性能测试结果表明,PI/Fe_3O_4复合纤维膜的介电常数和介电损耗均小于PI膜且变化趋势平稳。Fe_3O_4的加入使PI/Fe_3O_4复合纤维膜具有明显的磁性,且随着Fe_3O_4含量的增加,其磁性逐渐增大。     

PVP负载钯纳米丝状催化剂的制备及催化加氢性能

用电纺丝技术和加热交联技术制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)负载纳米钯的纳米丝状催化剂PVP-Pd,并对所制备的催化剂进行了SEM,TEM,UV和TG的表征。利用PVP-Pd对烯烃和硝基苯的催化氢化反应研究了所制备催化剂的催化性能,结果表明纳米纤维态PVP-Pd催化剂在室温、氢气条件下催化氢化α-辛烯和环己烯的转化率可以达到100%,对硝基苯也有很好的催化活性。     

CuO/CuxSy八面体核壳结构的合成及其电化学性能EI北大核心CSCD

在室温下通过离子交换过程,快速制备双壳层中空氧化铜/硫化铜(CuO/CuxSy)八面体材料.通过调节硫化时间,双壳层中空CuO/CuxSy八面体的形貌和硫化物/氧化物组成发生改变,进而影响其电化学性能.通过XRD,SEM,TEM和XPS对该八面体的形貌结构进行测试分析.测试表明该中空结构具有相互交叉的CuxSy纳米片构成的外壳和位于八面体内部的CuO核层部分.双壳层中空CuO/CuxSy八面体的独特结构和CuO,CuxSy之间的协同效应有利于材料的电化学过程.当硫化时间为6 h时双壳层中空CuO/CuxSy八面体在1 A·g^-1的电流密度下具有高达413.6 F·g^-1的比电容,并且其在20 A·g^-1的电流密度下具有较好的倍率性能和循环稳定性.     

原位生长钴基MOF的碳纳米纤维材料的制备及其锂电性能研究北大核心CSCD

金属有机框架(MOFs)材料因其具有高度可控的结构以及可调的孔隙率而在电池材料领域应用广泛。但由于MOFs类材料较低的电导率以及堆叠结构带来的活性位点利用率低等问题使其难以直接用作电极材料。因此,发展MOFs材料电极仍然存在挑战。本文将表面含有Co^(2+)离子的多孔炭纤维在高温高压条件下与含对苯二甲酸根的蒸汽进行反应。通过气-固反应的方法在碳纤维表面原位生长Co-MOF,制备负载纳米级Co-MOF颗粒的碳纳米纤维复合材料,并对该复合材料的结构形貌以及锂电池性能进行分析。多孔碳纤维的引入以及较小尺寸的MOF生成使得复合材料的导电性和稳定性得到了极大的提高。当被用作锂离子电池的负极时,Co-MOF/Pcnf在0.1 A/g的电流密度下循环100次后具有1081 mAh/g的可逆容量;在1 A/g的大电流密度下循环1000次后仍具有623.4 mAh/g的可逆容量。本研究为发展MOFs材料电极提供新的发展思路。