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構穩(wěn)定、成膜性好等優(yōu)點。聚丙烯腈基碳納米纖維在制備過程中會產生大量的微孔。微孔結構缺陷是目前碳納米纖維性能不盡如人意的主要原因，因此現階段常使用加入增韌劑的方法改善其力學性能。同時現如今，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構、高電化學活性、高導電性的碳納米纖維具有重要的意義。最后現有的生物醫(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性能。石墨烯納米帶可以作為成核劑促進碳纖維中石墨化結構的形成，同時減小碳纖維的比表面積和孔隙率，改善碳纖維的機械性能。2wt％石墨烯納米帶增韌碳納米纖維拉伸強度為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絡無紡布。該多孔摻氮碳納米纖維具有大的比表面積、豐富的多級孔結構、優(yōu)良的導電性和較高的電化學活性。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活性及導電性。當PVP：PAN=2：3（質量：質量）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/碳納米纖維復合膜材料。系統的研究了該復合材料的電化學性能及對卵清蛋白的靜態(tài)吸附性能。該復合材料結構穩(wěn)定、透氣性好、不易飛揚和粘連、抑菌性好，吸附性能優(yōu)異。當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，經過24