靜電紡制備聚丙烯腈-納米纖維素基多孔碳材料及電學性能研究.pdf

1、碳纖維具有耐腐蝕性高，耐疲勞性好以及質(zhì)量輕等一系列優(yōu)點，使其在現(xiàn)代材料領域的應用非常廣泛。但是，普通方法制備的碳材料的孔隙度較小，一定程度上限制了其在各個領域(如電化學、生物學和過濾材料)的進一步發(fā)展。所以，進一步提高碳材料的比表面積和抗壓強度成為相關領域研究的重點。
　　本論文探究出了一種利用靜電紡絲結(jié)合聚合物與無機物之間的共價性制備納米纖維基薄膜的新方法。以PAN/DMF為骨架，摻雜納米硅顆粒和納米纖維素，通過靜電紡絲法制備了

2、聚丙烯腈/納米纖維素基前驅(qū)體復合納米纖維膜，然后經(jīng)過高溫鍛燒，最終得到碳基復合納米纖維。采用掃描電鏡表征材料的表面形貌、傅里葉紅外光譜儀表征材料的晶體結(jié)構(gòu)、熱重分析儀表征熱穩(wěn)定性和N2吸附-脫附表征材料的孔隙結(jié)構(gòu)。利用四探針測試法對材料的導電性能進行了測試分析。發(fā)現(xiàn)這種新方法具有普適性，同樣適用于其他的功能性聚合物材料，而且可以實現(xiàn)制備過程的連續(xù)化，具有規(guī)模化應用前景。具體研究內(nèi)容如下：
　　1、利用靜電紡絲法制備了聚丙烯腈/纖維

3、素納米纖維/納米硅顆粒（PAN/CNCs/SiNPs）前驅(qū)體復合納米纖維，然后預氧化、碳化和HF刻蝕后得到多孔碳納米纖維。采用Box-Benhken試驗設計對PAN、CNCs和SiNPs三者間的配比與比表面積的關系進行響應面分析，得到最優(yōu)比例為70:5:1。利用對樣品進行預氧化、碳化處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當樣品在預氧化溫度為270℃，時間3 h；碳化溫度為800℃，碳化時間6 h以及HF刻蝕硅2 h情況下，所得碳復合納米纖維的比表面積最大為84

4、5 m2/g。電性能研究表明：碳纖維的電阻率為7.14Ω·cm。2、通過靜電紡絲法制備了PAN/CNCs/SiNPs/Cu(OAc)2前驅(qū)體復合納米纖維，經(jīng)預氧化、碳化和HF刻蝕后得到C/Cu復合納米纖維。當Cu(OAc)2含量為4％時， C/Cu復合納米纖維的比表面積為987 m2/g，與碳前期制備的碳材料相比提高了17%。電性能研究表明：C/Cu復合納米纖維的電阻率為6.03Ω·cm，與碳納米纖維相比降低了18%。
　　3、通