聚丙烯腈基碳納米纖維的電紡絲法制備及其性能研究.pdf

1、靜電紡絲法是目前制備得到連續(xù)碳納米纖維的常用方法，碳納米纖維材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成膜性好等優(yōu)點(diǎn)。聚丙烯腈基碳納米纖維在制備過程中會產(chǎn)生大量的微孔。微孔結(jié)構(gòu)缺陷是目前碳納米纖維性能不盡如人意的主要原因，因此現(xiàn)階段常使用加入增韌劑的方法改善其力學(xué)性能。同時現(xiàn)如今，商用的超級電容器電極材料活性炭由于其能量密度低、比電容低而無法滿足未來的使用要求，因此研究具有豐富多級孔結(jié)構(gòu)、高電化學(xué)活性、高導(dǎo)電性的碳納米纖維具有重要的意義。最后現(xiàn)有的生物醫(yī)用外敷

2、材料抑菌性差、易粘連、吸附性能差，因此在使用過程中容易造成二次創(chuàng)傷及感染，因此研究吸附性能好、透氣性好，不易粘連、飛揚(yáng)的新型生物醫(yī)用外敷材料具有重要的意義。
　　本研究采用靜電紡絲法制備出了石墨烯納米帶增韌碳納米纖維，并用原位拉伸法研究了單根碳納米纖維的力學(xué)性能。石墨烯納米帶可以作為成核劑促進(jìn)碳纖維中石墨化結(jié)構(gòu)的形成，同時減小碳纖維的比表面積和孔隙率，改善碳纖維的機(jī)械性能。2wt％石墨烯納米帶增韌碳納米纖維拉伸強(qiáng)度為3.52 GP

3、a，彈性模量為70.04 GPa，其比表面積最小，孔容最小，石墨化程度最高。采用靜電紡絲法制備出高電容性能的多孔摻氮碳納米纖維網(wǎng)絡(luò)無紡布。該多孔摻氮碳納米纖維具有大的比表面積、豐富的多級孔結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的導(dǎo)電性和較高的電化學(xué)活性。采用軟模板和原位摻雜改善了碳纖維的孔徑分布和電化學(xué)活性及導(dǎo)電性。當(dāng)PVP：PAN=2：3（質(zhì)量：質(zhì)量）時，三電極體系中6M KOH為電解液，在電流密度為1 A g-1下，比電容為198 F g-1。同樣的材料在兩電

4、極體系中，循環(huán)5000次后，電容保持率高達(dá)104%。采用同軸靜電紡絲法制備出了多孔狀的石墨烯納米片/碳納米纖維復(fù)合膜材料。系統(tǒng)的研究了該復(fù)合材料的電化學(xué)性能及對卵清蛋白的靜態(tài)吸附性能。該復(fù)合材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、透氣性好、不易飛揚(yáng)和粘連、抑菌性好，吸附性能優(yōu)異。當(dāng)石墨烯納米片添加了為2wt%時，石墨烯納米片/碳納米纖維的電化學(xué)性能最為優(yōu)異，在三電極體系下，6M KOH為電解液，1Ag-1電流密度下，比電容為142Fg-1。同時在15時，經(jīng)過24