通過紡絲技術(shù)制備微納結(jié)構(gòu)材料及其應(yīng)用研究.pdf

1、微納結(jié)構(gòu)材科不僅具有納米材料的許多獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，而且可以避免納米顆粒的團聚，在納米儲能器件的研究領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本論文正是在這一研究背景下，致力于開發(fā)新的微納結(jié)構(gòu)材料的制備方法，并對所得材料的結(jié)構(gòu)和性能進行了詳細(xì)研究。
　　 本論文分別通過濕法紡絲和靜電紡絲技術(shù)制備了具有特殊微納結(jié)構(gòu)的碳材料和金屬氧化物材料，實現(xiàn)了利用紡絲技術(shù)對納米材料尺寸、形貌、組成和結(jié)構(gòu)的控制，主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.多級孔

2、結(jié)構(gòu)碳纖維的制備:先通過濕法紡絲技術(shù)制備海藻酸纖維前驅(qū)體，通過對該前驅(qū)體進行高溫碳化處理，制備了具有獨特微納結(jié)構(gòu)的碳纖維。其宏觀上呈現(xiàn)為一維碳纖維結(jié)構(gòu)，微觀上由三維碳納米顆粒網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其中納米顆粒的直徑在lOnm左右，并且材料中含有豐富的微孔和介孔，呈現(xiàn)出一種多級孔結(jié)構(gòu)。碳纖維的這種獨特結(jié)構(gòu)使其用作鋰離子電池負(fù)極材料時表現(xiàn)出大大優(yōu)于石墨的電化學(xué)性能，表現(xiàn)為具有優(yōu)異的倍率性能，循環(huán)穩(wěn)定性和庫倫效率。
　　 2.碳包覆Mn304復(fù)合

3、纖維的制備：先通過濕法紡絲技術(shù)制備了海藻酸錳纖維，后將該纖維在空氣中進行低溫煅燒，得到了一種Mn304微米纖維，該纖維內(nèi)部包含大量的Mn304@C納米顆粒。所得顆粒尺寸為lO-15nm，顆粒外面均勻包覆了一層約1-2nm厚的碳層。此外，在Mn304@C顆粒之間出現(xiàn)了很多納米孔，使整個材料呈現(xiàn)出一種多孔結(jié)構(gòu)。與商品Mn304相比，Mn304@C材料的這種獨特結(jié)構(gòu)使其用作超級電容器電極材料時表現(xiàn)出較高的比容量和很好的倍率性能。