纳米纤维复合型质子交换膜研究进展

质子交换膜燃料电池具有能量转换率高、启动快、无污染等优点,成为研究的一个热点。质子交换膜材料依然存在性能较差等缺点,随着纳米纤维技术的发展,使用纳米纤维作为质子交换膜材料的骨架,不仅能提高在材料机械强度,也提高了质子交换膜寿命,而且可质子传输提供了通道,提高了膜的导电能力。对近年来纳米纤维复合型质子交换膜方面的研究进展做了一定的归纳与分析,并指出目前存在的问题,预测了今后重点研究的方向。     

新型溶液喷射法制备氧化铝纤维及性能研究

结合溶胶-凝胶法及溶液喷射成形方法,制备得到氧化铝初生纤维,经高温煅烧处理,得到氧化铝纤维,对其进行了热性能(TGA)分析及X射线偏光衍射(XRD)分析。结果表明,纺丝液粘度对初生纤维形貌及直径分布影响较大,当溶液粘度为3.10 Pa·s时,得到的纤维直径分布比较均匀,平均直径为17.76μm,纤维渣球含量少;500℃低温煅烧后,纤维表面光滑,纤维直径较粗,900℃煅烧后,纤维表面出现裂纹等缺陷,纤维直径明显减小,1 100℃煅烧后,纤维缺陷仍然存在;初生纤维升温至600℃以上后,有机溶剂挥发完全;经1 100℃高温煅烧后,可得到γ-Al2O3纤维。     

氧化石墨烯量子点/聚丙烯腈纳米纤维复合质子交换膜的制备及其性能

为提高全氟磺酸(Nafion)膜的质子传导率和尺寸稳定性,利用静电纺丝技术制备了氧化石墨烯量子点(GOQDs)/聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,并通过Nafion溶液浸渍法制备了纳米纤维复合质子交换膜。借助扫描电子显微镜、共聚焦显微镜、热重分析仪和X射线衍射仪等对纳米纤维及复合膜的结构和性能进行表征。结果表明:GOQDs在PAN纳米纤维中均匀分布,GOQDs的加入减小了纳米纤维的直径;纳米纤维形成三维网络结构,对复合膜起到了骨架支撑作用,提高了复合膜的尺寸稳定性,同时提高了复合膜的热稳定性和吸水性;GOQDs质量分数的增加提高了复合膜的质子传导率,80 ℃时复合膜的质子传导率最高可达0.182 S/cm。     

静电溶液喷射Fe2O3/Al2O3超细纤维负载型光催化剂的制备及催化性能研究

利用静电溶液喷射法,结合浸渍焙烧工艺成功制备了Fe_2O_3/Al_2O_3超细纤维负载型光催化剂。采用SEM、EDS、XRD等技术对其进行表征,以酸性大红(RR 195)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明,通过静电溶液喷射方法制备的氧化铝超细纤维毡柔性较好,纤维平均直径为3.78μm。光催化实验表明,当煅烧温度为500℃、铁负载量为195.5mg/g时,催化剂的性能最佳。在紫外光照及H_2O_2存在的条件下,反应120min后,该催化剂对RR 195的脱色率达到95%,3次循环反应后,120min内染料的脱色率可达70%。反应后该催化剂仍然保持良好的纤维形态,易于分离,避免了二次污染。     

溶液喷射法制备聚丙烯腈基纳米碳纤维的研究

采用溶液喷射法制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,探讨了纺丝工艺参数对纤维形貌和直径的影响,优化了纺丝工艺,制得了直径分布为160～380 nm的PAN纳米纤维;经260℃空气氛围预氧化,900℃氮气氛围碳化,对得到的纤维的结构和形貌进行了表征,结果表明得到了平均直径为170 nm的纳米碳纤维。     

熔喷非织造技术的研究及应用进展

熔喷非织造布是非织造材料生产技术中发展较快的一种,在国内外被誉为是流程最短的聚合物一步法生产工艺。其产品具有纤维超细、柔软、过滤阻力小、过滤效率高和纤维自身粘合缠结等许多明显的优点。近年来,其在医卫防护、过滤、吸油、吸音、保暖以及电池隔膜等领域得到了广泛应用。本文简要介绍了熔喷非织造工艺原理和原料,重点综述了熔喷非织造材料在过滤领域的应用进展,并对未来熔喷非织造材料的开发进行了展望。     

磺化聚醚砜纳米纤维复合质子交换膜的制备及其性能

为开发燃料电池用高性能全氟磺酸(Nafion)质子交换膜,采用静电纺丝技术制备不同磺化度的磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维,将其作为添加剂引入Nafion基体中,制备SPES纳米纤维/Nafion复合质子交换膜。探讨纺丝液浓度、纺丝电压、接收距离对SPES纳米纤维纺丝过程及纤维形貌的影响。在最优纺丝工艺下,着重研究不同磺化度SPES纳米纤维对复合膜微观结构、吸水率、溶胀率、质子传导率及甲醇渗透率等性能的影响。结果表明:在SPES质量分数为30%,纺丝电压为30 kV,接收距离为20 cm条件下制得磺化度为64%的SPES纳米纤维,将其作为添加剂构筑得到复合Nafion质子交换膜,该膜具有平衡的质子传导(0.144 S/cm)与甲醇渗透性(7.58×10^-7 cm²/s),综合性能最佳,满足高性能甲醇燃料电池的应用需求。     

锂离子电池隔膜用非织造材料研究进展

电池隔膜是锂离子电池的核心组件之一,随着锂离子电池的发展而逐渐完善、创新。由于商品化程度最高的聚烯烃类微孔膜受到性能限制,亟需开发新的工艺制备综合性能优异的电池隔膜,优化隔膜的产业结构。综述了近年来使用非织造技术制备的锂离子电池隔膜,包括熔喷法、纺粘法、湿法非织造工艺及静电纺丝法,评价电池隔膜的性能及制备工艺,列举针对各个制备工艺获得的隔膜的改性方法,对锂离子电池隔膜的发展方向做出了设想与展望。     

多孔纳米纤维膜中的DBS原位自组装的规律探索

文章以溶液喷射纺PAN纳米纤维膜为支撑材料,探究了DBS在PAN多孔纳米纤维膜中自组装规律。结果表明:溶剂为苯乙酮、环戊醇、乙二醇时,DBS均可以自组装形成纳米纤维,且DBS自组装纳米纤维直径随着溶剂氢键作用力的增加而增加;随着DBS浓度的增大,DBS自组装发生由纤维到薄膜的转变,当DBS浓度为0.35%时,DBS自组装形成的纳米纤维更加均匀,且同种溶剂浓度变化范围较小时,DBS自组装纳米纤维直径几乎不受影响。