金属掺杂对碳纳米纤维结构及导电性能的研究

以DMF为溶剂,利用静电纺丝法制备了PAN/Ni(OAc)_2、PAN/Co(OAc)_2和PAN/Cu(OAc)_2复合纳米纤维,在250℃对复合纳米纤维进行预氧化处理,然后在800℃下进行碳化处理得到碳基复合纳米纤维。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和比表面与孔径分析仪(ASAP 2020)等对复合纳米纤维表面形貌和结构进行了表征,用四探针测试仪测试碳基复合纳米纤维的电导率。研究结果表明:高温处理后C/Co、C/Ni和C/Cu复合纳米纤维的直径比前驱体复合纳米纤维有所下降,部分纤维发生断裂,金属Co、Ni和Cu较均匀地分散在碳纤维内部。碳基复合纤维的比表面积和孔体积大大增加,分别为597m~2·g~(-1)和0.297cm~3·g~(-1),C/Cu复合纳米纤维的导电率最高可达8.75S/m。     

超细PAN/PVP复合纳米纤维的制备及其性能研究

采用五因素五水平正交实验研究了溶液浓度、PAN/PVP比例、电压、接收距离和LiCl含量对聚丙烯腈(PAN)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合纳米纤维形貌的影响,成功的制备出了直径在100nm以下形貌优良的PAN/PVP复合纳米纤维,并通过XRD进行表征;并对PAN/PVP复合纤维在400℃下进行了低温碳化处理,采用四探针电导仪对纤维的电导率进行了研究。结果表明:制备PAN/PVP复合纤维最优参数组合为:浓度10wt%、PAN/PVP为5/5、电压10kV、接收距离20cm、LiCl含量0.5wt%;随溶液浓度增大,PAN/PVP复合纤维的结晶性能增大;PAN/PVP比例为5/5时,纤维的电导率最高,能达到1.2×10-2S/m。     

静电纺丝法制备聚丙烯腈/聚醋酸乙烯酯复合纳米纤维膜

采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)复合纳米纤维膜。利用原子力显微镜(AFM)、电子显微镜(SEM)分析了纤维的直径分布、整体形貌及单根纳米纤维的表面形貌;利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析了PAN、PAN/PVAc、PVAc纳米纤维膜的化学组成;同时借助热重(TG)分析了PVAc的加入对复合纤维膜热性能的影响。结果表明,当m(PAN)∶m(PVAc)=5∶5、质量分数为10%时,所得纤维膜最有利于制备聚合物电解质膜;PAN与PVAc之间产生配位键,从而提高了纤维膜的热性能。     

磁场辅助静电纺有序PAN/PVP复合纳米纤维的制备及工艺优化

磁场辅助静电纺丝(MFAES)技术能够制备有序纳米纤维,但其参数间的匹配关系很少被系统研究。通过MFAES方法制备了有序聚丙烯腈(PAN)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合纤维,应用正交实验分析了纺丝中主要的过程参数对复合纤维直径和有序度的影响。实验表明:随着浓度增大,复合纤维的直径增大,得到复合纤维的最小直径为496nm;溶液浓度和纺丝电压是复合纤维有序度的显著影响因素,在溶液浓度为14wt%、PAN/PVP配比为80∶20、纺丝电压为12kV、磁铁间距为2cm时,复合纤维的有序度最高达95%。     

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。     

碳布/聚吡咯储能包装膜材料的制备及表征

目的以甲壳素纳米纤维、多壁碳纳米管、碳布、吡咯为原料,制备柔性超级电容器复合电极薄膜。方法先利用化学氧化法提高碳布的表面粗糙度,再通过真空抽滤在碳布表面附着甲壳素纳米纤维和多壁碳纳米管,以增加碳布的负载空间,最后通过原位聚合吡咯来增加复合薄膜的电容性能。同时制备氧化碳布/聚吡咯复合薄膜作为对照组。结果制成的氧化碳布/甲壳素纳米纤维/多壁碳纳米管/聚吡咯复合薄膜在扫描速率为5 mV/s时,质量比电容达到了307 F/g,是氧化碳布/聚吡咯质量比电容(175 F/g)的1.75倍;在电流密度为2 A/g时,经过2000次循环后电容保留率为72.3%,库仑效率为73.8%。结论制备的氧化碳布/甲壳素纳米纤维/多壁碳纳米管/聚吡咯薄膜具有较高的比电容和循环稳定性,可以作为超级电容器电极材料应用于物联网行业的有源储能包装。     

PVP/PCL纳米纤维复合支架的生物活性

以二氧六环/水为溶剂体系,以聚己内酯(PCL)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,采用相分离法制备纳米纤维支架,研究了陈化、溶剂比例和PVP含量对支架的纳米纤维结构形成的影响,以及PVP的添加对支架生物活性和亲水性能的影响。结果表明,陈化直接影响纳米纤维网络结构的形成;溶剂体系和PVP含量均影响纳米纤维结构,随着PVP含量的提高纳米纤维结构逐渐消失。随着PVP含量的提高,支架的亲水性能提高。PVP/PCL复合纳米纤维支架浸泡模拟体液(SBF)后在其内部和表面皆生成碳磷灰石(CHA)涂层,表明该纳米纤维支架具有良好的生物活性,且PVP/PCL支架比纯PCL支架能更快诱导生成碳磷灰石。     

氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜除铬性能研究

结合静电纺丝技术和溶胶-凝胶法制备了聚丙烯腈(PAN)@SiO_2纳米纤维膜,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对PAN@SiO_2纳米纤维膜进行氨基改性,成功制备出APAN@SiO_2复合纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等方法对纳米纤维膜的形貌、结构进行分析,利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对纤维膜的除Cr(Ⅵ)能力进行表征。结果表明:纳米SiO_2颗粒在PAN纳米纤维膜表面生长后,使得PAN纳米纤维膜的比表面积从8.76m~2/g增大到13.32m~2/g;APAN@SiO_2复合纳米纤维膜的机械性能优异;在Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为100mg/L、SiO_2溶胶-凝胶时间为6h、KH550体积分数为2%条件下,APAN@SiO_2复合纳米纤维膜除铬效果最好,最大吸附量达到112.6mg/g。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。循环吸附实验表明,APAN@SiO_2复合纳米纤维膜经过4次循环实验后,除铬效率依然保持在50%以上。     

表面引发聚合法制备PAN-FeCl3/PPy皮芯结构纳米纤维

利用静电纺丝法制备了含有一定质量FeCl3的聚丙烯腈/氯化铁(PAN/FeCl3)复合纳米纤维,并在表面引发聚合吡咯。利用扫描电子显微镜(SEM)对纤维的整体形貌进行表征;应用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对纤维的化学组成进行分析;同时借助热重(TG)分析了表面引发聚合吡咯后对复合纳米纤维热性能的影响。结果表明:采用该方法制备出了以PAN-FeCl3为芯层,聚吡咯(PPy)为皮层的复合纳米纤维,且纤维表面形貌规整均匀,热性能优良。     

巯基修饰PVDF-SiO_2复合纳米纤维膜的制备及其在处理Cu~(2+)方面的应用

结合静电纺丝技术和凝胶-溶胶法制备了PVDF-SiO2复合纳米纤维膜,通过3-羟丙基三甲氧基硅烷进行巯基修饰,成功制备出具有多级结构的巯基修饰PVDF-SiO2复合纳米纤维膜。除Cu2+实验表明该复合纳米纤维膜对Cu2+的最佳吸附pH为2,吸附符合Langmuir吸附模型,用Langmuir吸附等温式计算得巯基修饰的PVDF-SiO2复合纳米纤维膜对Cu2+的最大吸附量达到145.56mg/g,同时,该复合纳米纤维膜容易在水体中取出,循环利用性能良好。因此,在去除重金属离子(Cu2+)方面具有很好的应用前景。