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構、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構。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