电纺木质素/聚丙烯腈基碳纤维复合纳米材料及其储能特性研究

发布时间：2020-12-22 08:13

　　木质素是一种固体废物,在秸秆、蔗渣中都有大量存在。然而目前大部分的木质素主要被用作生产一些低附加值产品应用在燃料、水泥等行业,高质化利用相对匮乏；或是随意燃烧、排放,造成这一巨大生物质资源浪费,也引起严重的环境污染。纳米碳纤维具有独特的孔隙结构、表面积大、导电性高、稳定性好等优点,在储氢材料和锂离子电池等能源领域均获得了应用。目前碳纤维大部分是以PAN为原料,采用湿法或熔融纺丝技术制得。但由这些方法制备的碳纤维直径大、孔径分布不均匀,储能容量相对较低,这限制其进一步推广应用。本研究以木质素磺酸钠（LN）与聚丙烯腈（PAN）为原料,通过静电纺丝、预氧化、碳化技术,制备了一系列具有特殊孔径结构和性能的纳米碳纤维及复合材料。主要研究内容包括：1)以LN和PAN为原料,DMF为溶剂,通过静电纺丝、预氧化及碳化处理,得到直径约为240 nm、比表面积为218.9m2/g、微孔容（小于1 nm）为0.0851 cm3/g的复合LN/PAN基碳纤维,该碳纤维在25℃、95 bar的条件下对氢气的吸附量为0.69 Wt%；2)采用Ni-B元素对复合LN/PAN基碳纤维进行催化石墨化处理,发现Ni、B元... 

【文章来源】：福建师范大学福建省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２不同电皮制备的复合ＬＮ／ＰＡＮ基微纳米纤维的扫描电镜图（ａ）１５ｋｖ，（巧１８ｋｖ，（ｃ）２２ｋｖ??Ｆｉｇ．?１－２?ＳＥＭ?ｉｍａｇ巧?ｏｆ?ＬＮ／ＰＡＮ－ｂａｓｅｄ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｆｉｂｅｒｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｅｌｅｃ化ｏｓｔａｔｉｃ?ｖｏｌｔａｇｅｓ，?（ａ）?１５??ｋｖ，?（ｂ）?１８?ｋｖ，?（ｃ）?２２?ｋｖ??１－２可，电压１５ｋｖ，继电??

Ｆｉｇ．?１－３?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＬＮ／ＰＡＮ－ｂａｓｅｄ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?佈ｅｒｓ?ｗ她?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｆｅｅｄ?ｒａｔｏ．?（ａ）?０．３?ｍＵｈ，（ｂ）??０．５?ｍＬ／ｈ，（ｃ）?０．８?ｍＬ／ｈ??从图１－３可ｔＵ看出，当喷射速度为０．３?ｍｌＶｈ时，纤维收集困难，有串珠现象产生??且耗时增长；流速增加到０．８?ｍＬ／ｈ时，获得了一个形貌较好的纤维；但是继续增大??－２２－??

１．３．３．２?ＨＲＴＥＭ?分析??为了进一步观察复合ＬＮ／ＰＡＮ基碳纤维的微观结构，我们借助高倍透射电镜对??ＣＦ１５１的微观结构进行分析，结果如图１－７所示。??剛―ｇｍ．??Ｈｉ??图１－７?（ａ－ｃ）复合ＬＮ／ＰＡＮ基碳纤维和（ｄ）?ＰＡＮ基碳纤维的透射电镜图??Ｆｉｇ．?１－７?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?（ａ－－ｃ）?ＬＮ／ＰＡＮ－ｂａｓｅｄ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒｓ，?ａｎｄ?（ｄ）?ＰＡＮ－ｂａｓｅｄ??ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒｓ??从图１－７?（ｃ）可看到，碳化后ＣＦ１５１的取向性有所增加，但是总体仍无定形??结构为主，未形成沿纤维轴向排列的那种典型石墨片层结构，说明１訊Ｏ’Ｃ的碳化温??度尚不能使复合ＬＮ／ＰＡＮ基碳纤维中的碳由无定型结构向石墨结构转变。同时，图??ｌ－７ｄ中，ＰＡＮ基碳纤维形貌均匀、规整，而复合ＬＮ／ＰＡＮ基碳纤维的表面却有许多分??－２７－??

【参考文献】：
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本文编号：2931438