活性碳纖維功能化及其應(yīng)用.pdf

1、活性碳纖維（ACF），作為一種多功能的吸附材料，與一般的活性炭相比，ACF有著豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積大，孔徑分布適中、均勻，吸脫速度快，成型性好等優(yōu)點(diǎn)，呈現(xiàn)出較好的吸附、載體和導(dǎo)電等特性，在化學(xué)化工、環(huán)境保護(hù)、資源能源、醫(yī)療衛(wèi)生、電器、軍工等領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。然而，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用常常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓δ芑幚怼?br>　　對(duì)碳材料進(jìn)行功能化改性是拓寬其應(yīng)用的有效途徑，本文采用適當(dāng)電化學(xué)氧化，聚苯胺改性以及鐵氧體負(fù)載對(duì)ACF進(jìn)行了功能

2、化改性，研究了改性后的ACF在水處理、超級(jí)電容器、微波吸收等領(lǐng)域應(yīng)用性能。論文主要內(nèi)容如下：
　　1、綜述了ACF功能化的研究進(jìn)展，詳細(xì)探討電化學(xué)氧化改性、聚苯胺改性ACF和多波段兼容隱身材料的研究現(xiàn)狀。
　　2、研究了活性碳纖維的陽極氧化過程及其重金屬吸附性能，用酸堿滴定、紅外、BET比表面積測(cè)定對(duì)氧化前后的ACF進(jìn)行了表征；吸附試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明：氧化后ACF對(duì)Cr(Ⅵ)和Fe(Ⅲ)的吸附能力增加；直流條件下，由于副反應(yīng)導(dǎo)

3、致的腐質(zhì)碳的生成，隨著陽極氧化程度的增加ACF的比表面積降低；相同條件下，脈沖陽極氧化后ACF表面酸性含氧官能團(tuán)更多、重金屬離子吸附量能力更強(qiáng)。并發(fā)現(xiàn)相對(duì)于直流條件副反應(yīng)明顯降低，比表面反而降低較少。
　　3、采用電化學(xué)原位聚合可控地合成了聚苯胺（PANI）/活性碳纖維氈（ACF）復(fù)合材料電極，用FT-IR、SEM和電化學(xué)工作站對(duì)復(fù)合材料電極的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了表征；ACF上的酸性（含氧）官能團(tuán)與堿性苯胺通過靜電和氫鍵相

4、互作用，對(duì)聚苯胺的成核起到誘導(dǎo)作用；通過調(diào)控電解質(zhì)濃度、電流密度和電流方式可有效制備出不同形貌、不同電化學(xué)性能的PANI/ACF復(fù)合材料；復(fù)合材料呈現(xiàn)出ACF雙電層電容和PANI法拉第贗電容的協(xié)同效應(yīng)，在充放電電流為1 A/g時(shí)，復(fù)合材料比電容達(dá)362 F/g，為同等條件下ACF的2.5倍，不僅電化學(xué)活性優(yōu)異、成本低，且該工藝過程簡(jiǎn)單，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
　　4、制備了多波段兼容隱身復(fù)合材料。采用鐵氧體對(duì)ACF和氧化ACF功能

5、化，制備了ACF/鐵氧體復(fù)合微波吸收材料，發(fā)現(xiàn)氧化ACF/鐵氧體復(fù)合呈現(xiàn)出明顯增強(qiáng)的微波吸收性能，同時(shí)吸收波段加寬，最大吸波強(qiáng)度達(dá)12.76 dB。
　　5、合成3種近紅外吸收方酸菁染料，利用FT-IR、1H-NMR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；方酸菁低聚物在DMSO溶液中呈現(xiàn)出寬的吸收性能，吸收波長(zhǎng)從500 nm到1100 nm，最大吸收波長(zhǎng)為995 nm，當(dāng)將其加入到聚氨酯彈性體中后，由于J-聚集的形成，吸收峰從995 nm紅移到107