电纺PAN纳米纤维的石墨化调控及对NO的催化性能

发布时间：2024-02-14 15:07

　　为提高碳纳米纤维在接近室温下(20℃)对低浓度一氧化氮(NO,50 mg/L)的催化氧化性能,采用高压静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)基碳纳米纤维,经预氧化、碳化和活化处理工艺,得到了具有高孔隙率和高比表面积结构的碳纳米纤维(PCNF);通过对纤维的碳化和活化温度(800、850、900、950℃)的调控,获得了一系列具有石墨化度且孔结构和比表面积可控的多孔碳纳米纤维;将制备的碳纳米纤维用于接近室温下(20℃)对低质量浓度NO(50 mg/L)的催化氧化脱除。结果表明:不同碳纳米纤维的石墨化度对低浓度的NO呈现出不同的催化活性,同时对碳纳米纤维的孔结构和比表面积也有规律性的影响,当石墨化度为0.85时对NO的催化氧化效率最大为3.4%。

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【部分图文】：

图1不同活化温度处理的PCNFs的SEM图和纤维的平均直径

SEM用来表征多孔碳纳米纤维的形貌结构。图1为不同活化温度处理的PCNFs扫描电镜图。从图1(a）—图1(d）可以清楚地看到，经过活化处理后的纤维彼此独立，不再相互缠连，随着温度的增加PCNFs的直径基本没有变化，在图1(e）也可以得到验证，这是因为结构的变化一般是在中温（300....

图2不同活化温度处理的PCNFs的拉曼谱图和ID/IG的柱状图

从图2(a）中可以看出，4种样品的拉曼光谱都在大约1350cm-1处的位置出现了明显的D峰，在大约1580cm-1处的位置出现了明显的G峰，D峰源自无序碳结构的排列，G峰与有序石墨碳相关，随着温度的升高，G峰的强度有明显的增强。为了表征4种样品的石墨化度的相对强弱，可以用....

图3不同活化温度处理PCNFs的吸脱附曲线和孔径分布

从图3(a）可以看出，在极低的分压下（约在0.05附近）样品对N2的吸附已经全部完成，在中等分压下和高等分压下4种样品的N2吸附-脱附曲线出现了一个吸附平台。从图3(a）中还可以看出，4种样品的吸脱附曲线都属于典型的Ⅰ型曲线，同时说明了4种样品的孔结构主要以微孔为主。随着处理温度....

图4不同活化温度下PCNFs在近室温下对NO的催化氧化性能测试结果

碳材料被广泛的用于低温脱除NOx的研究，其中使用最多的是活性炭纤维（ACFs)[15-17]，然而大多数的研究都集中在高浓度NOx的脱除。由于NO在常温下的超临界性，NO的浓度越低就越难被氧化或吸附[18-19]，并且常规的催化剂也很难将NO氧化或还原为NO2或N2。图4为4种活....

本文编号：3898243