氣流紡制備連續(xù)三維卷曲C1-X NXTI-C納米纖維.pdf

1、TiC，TiN擁有高強度，耐腐蝕性，抗氧化性，耐磨性，良好的導電性等優(yōu)異的物理與化學性能。碳纖維具有線密度輕，模量高，耐疲勞性好，強抗拉力和柔軟性能等優(yōu)點。而納米纖維具有較大的比表面積、橫縱比、曲率半徑、極高的孔隙率、極好的柔韌性、吸附性、過濾性等優(yōu)異的物理與化學性質。目前制備納米纖維的主要工藝為靜電紡，但效率低，能耗高，氣流紡絲具有高效率，低能耗，低成本等優(yōu)點，且制備材料具有三維卷曲的蓬松結構。利用TiC，TiN和碳纖維優(yōu)異的物理與化

2、學性能，制成具有三維卷曲結構納米纖維，將在能源，電化學，催化等方面具有潛在應用價值。
　　本文首先采用氣流紡制備連續(xù)三維卷曲TBT/PAN納米雜化纖維。隨后在不同氣氛條件經過預氧化，不同的低溫碳化，高溫碳化與碳熱反應制備了TiC/C，C0.7N0.3Ti/C，TiN/C三種納米雜化纖維。在Ar氣氛下，在700℃低溫碳化下，經高溫碳化和碳熱反應制備了TiC/C納米雜化纖維。在800℃和900℃兩個低溫碳化下，后經高溫碳化和碳熱反應制

3、備了C0.7N0.3Ti/C納米雜化纖維。在N2氣氛下，經過預氧化，低溫碳化，高溫碳化和氮化反應制備了TiN/C納米雜化纖維。
　　研究表明，在Ar氣氛下，碳纖維經不同溫度低溫碳化處理后，高溫碳化時，對石墨生長產生不同的影響，可分別生成TiC/C，C0.7N0.3Ti/C納米纖維。在700℃低溫碳化，石墨生長易于進行，TiO2與C發(fā)生碳熱反應，生成TiC。而在800℃，900℃低溫碳化溫度時，石墨生長難以進行，導致TiO2和C發(fā)生

4、碳熱反應時，生成C0.7N0.3Ti。此外，TiC能催化周圍的無定性碳為石墨烯結構。TiC和C0.7N0.3Ti都具有良好的導電性能和較低電荷轉移電阻。同時，研究發(fā)現(xiàn)，Ar對碳纖維表面沒有侵蝕現(xiàn)象，而在N2下，PAN經過預氧化，低溫碳化和高溫碳化之后，纖維在宏觀狀態(tài)下，會發(fā)生明顯的尺寸收縮，融合和表面刻蝕現(xiàn)象。而添加了TiO2前驅體的納米纖維經過一系列的熱處理工藝之后，纖維在宏觀和微觀狀態(tài)下，都沒有發(fā)生明顯的變化。TiN起著骨架作用，使