靜電紡絲法構(gòu)建碳系導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架及其超級電容器性能.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)是一種簡易可行的制備納米纖維的技術(shù)，采用這種技術(shù)得到的纖維直徑比傳統(tǒng)紡絲工藝得到的要小1-3個數(shù)量級，且具有比表面積高，長徑比大，孔隙率高，通透性好的特點。伴隨著納米科技的不斷發(fā)展和該領(lǐng)域研究的深入，靜電紡絲技術(shù)在學(xué)術(shù)和生產(chǎn)領(lǐng)域都受到國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。電化學(xué)超級電容器是兼具傳統(tǒng)電容器和蓄電池雙重特性的近十年新興發(fā)展的新型儲能器件，其比功率高、充放電效率高、成本低、循環(huán)壽命長、比容量大等優(yōu)點使其成為國內(nèi)外研究的熱點。碳系材料在

2、耐熱性，抗腐蝕性，導(dǎo)電性和硬度等性能上都有獨特的優(yōu)良特性，是超級電容器電極材料中研究起步最早，目前技術(shù)最為成熟的材料之一。碳納米管(CNT)具有最高的比強(qiáng)度，良好的導(dǎo)電性，拉伸性，可以給復(fù)合材料才來極大的改善。碳納米纖維(CNF)因其耐疲勞、導(dǎo)電性能優(yōu)異、比表面積大和良好的成型性等特點，在雙電層電容器電極材料研究領(lǐng)域使用的非常廣泛。石墨烯(G)伴隨著諾貝爾獎而橫空出世，它室溫下具有快的電子傳輸速度，是目前世界上最薄也是最硬的納米材料，具

3、有極高的比表面積可以吸附或脫附各種原子或分子，因此它在碳系材料的發(fā)展上又是一個重大突破。用靜電紡絲技術(shù)電紡碳材料和高分子有機(jī)溶液，可以制備得到碳系納米復(fù)合材料，通過后續(xù)處理可以得到具有良好電化學(xué)性能的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架。
　　 本文主要研究了碳系導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)材料的靜電紡絲制備及電化學(xué)性能。并采用掃描電鏡等測試手段，對材料形貌進(jìn)行了表征;采用傅立葉變換紅外測試，能譜測試及比表面積、孔特性測試對材料形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析;采用循環(huán)伏安、恒電流充放電

4、、電化學(xué)交流阻抗、循環(huán)壽命等電化學(xué)測試手段來測試材料的電化學(xué)性能。研究內(nèi)容如下:
　　 1.靜電紡絲得到催化劑/CNT薄膜，利用化學(xué)氣相沉積法在CNT薄膜上二次生長CNT，制備得到碳納米管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架(CNTN)。通過電化學(xué)性能測試表明，二次生長的CNTN導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架比容量可達(dá)到54.5F/g（有機(jī)電解液）。
　　 2.通過不同的工序制備G/CNF導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架。一是通過靜電紡絲法制備聚丙烯腈納米纖維，用浸漬法得到GO/P

5、AN復(fù)合材料，在高溫下氫氣還原得到G/CNF導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架;另一種方式是電紡化學(xué)還原法得到的G/PAN復(fù)合纖維，經(jīng)熱處理，高溫碳化的方法得到G/CNF導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架。對比兩種方法得到的G/CNF導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架的電化學(xué)性能，浸漬還原法得到的G/CNF的比容量108.41F/g，小于化學(xué)還原法制備的G/CNF的比容量136.56F/g（均為有機(jī)電解液）。
　　 3.采用靜電紡絲法制備PAN/催化劑納米纖維，經(jīng)化學(xué)氣相沉積法得到CNT/CN