多孔聚苯乙烯-碳納米纖維材料的制備及性能研究.pdf

1、不同結(jié)構(gòu)和形貌的納米纖維往往具有不同的性能，從而在某些領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的使用價值和廣泛的應(yīng)用前景。多孔納米纖維材料具有大的長徑比、高比表面積以及高孔隙率，被廣泛應(yīng)用于吸附過濾、能量儲存、催化以及藥物載體等多種領(lǐng)域。本文以靜電紡絲為基礎(chǔ)，從納米材料本身表面形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)與材料性能之間的關(guān)系出發(fā)，以材料的表面和內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計為主，研究和制備出具有優(yōu)異使用性能的多孔聚苯乙烯和多孔碳納米纖維材料。
　　本文首先對靜電紡絲過程中各條件變化對

2、靜電紡納米纖維材料結(jié)構(gòu)、形貌的影響進行了研究，通過對靜電紡絲溶液濃度、紡絲電壓以及紡絲溶劑配比的控制，制備出具有不同直徑分布、表面形貌以及孔隙結(jié)構(gòu)的纖維，對靜電紡 PS纖維膜進行磺化功能化處理；并研究了纖維表面結(jié)構(gòu)形貌和官能團性質(zhì)對纖維膜疏水性能的影響。結(jié)果表明，纖維表面結(jié)構(gòu)與形貌對纖維膜疏水性能強弱有一定影響，纖維表面官能團性質(zhì)則決定纖維膜是具有親水性還是疏水性。
　　通過在纖維中構(gòu)筑大的中空管狀結(jié)構(gòu)，可以大大增加纖維膜的比表面

3、積和孔隙率，進而提升纖維膜的疏水性以及吸附過濾等方面的能力。本文首先采用同軸靜電紡絲法制備出殼、核結(jié)構(gòu)的PS/PVP纖維，然后使用C2H5OH作為溶劑選擇性地溶解除去核層PVP材料，制得中空、多孔管狀PS纖維，用于水表面油污的吸附分離表現(xiàn)出極其優(yōu)異的性能。結(jié)果表明：中空管狀纖維特有的多孔外壁結(jié)構(gòu)和內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)能大大改善纖維膜的油吸附性能，隨著殼、核層溶液推進速度比的減小，中空管的孔徑增加、壁厚減小，纖維膜的油吸附量和油吸附速率相應(yīng)增加，

4、中空、多孔纖維膜對機油和柴油的最大油吸附量分別高達147 g/g和66 g/g，分別為實心結(jié)構(gòu)纖維膜油吸附量的1.55倍及1.74倍，同時纖維膜的疏水親油能力、油水分離能力以及吸油滯留能力等性能也有較大的提升。
　　在多孔碳材料研究方面，我們則通過靜電紡絲制備出多孔結(jié)構(gòu)的金屬氧化物/碳復(fù)合納米纖維材料，用于超級電容器電極材料方面表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。本文首先通過同軸靜電紡絲制備出金屬鹽摻雜的殼、核結(jié)構(gòu)PAN/PVP納米纖維前驅(qū)體