碳纤维表面氧化还原研究

利用空气氧化碳纤维,研究硼氢化钠和四 锂对氧化碳纤维的还原作用,借助傅立叶红外光谱、Ｘ光光电子能谱,研究碳纤维表面氧化,还原后官能团的变化。结果表明,氧化可使ＣＦ表面的≡Ｃ－Ｈ部分转化含氧基因,而ＮａＢＨ４的还原可使ＣＦ表面官能团＝Ｃ＝Ｏ部分转化为－ＯＨ,ＬｉＩＨ４还原可使ＣＦ表面官能力－ＣＯ－,－ＣＯＯ－部分转化为－ＯＨ。从而获得表面官能团－Ｏ盼望产高的碳纤维,可望为其复合界面化学研究提供一种方     

超声波-双氧水联合氧化处理连续碳纤维表面的研究

使用超声波联合双氧水的方法对连续碳纤维（CCF）进行不同时间的表面氧化处理,再以聚酰胺（PA）为基体,热压制备连续碳纤维增强聚酰胺树脂复合材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）和X-射线衍射仪（XRD）对联合氧化后的连续碳纤维表面进行分析表征,利用万能实验机对复合材料进行力学性能测试,结果表明：不同时间的超声波-双氧水联合氧化处理都能增加连续碳纤维表面的粗糙程度和活性官能团数量,其中联合氧化20 min后表面刻蚀效果比较显著,羟基、羰基等含氧官能团质量分数比未处理时提高79%和82%;连续碳纤维增强聚酰胺树脂复合材料的层间剪切强度比未经表面联合氧化处理提高36.8%。综合各项表征结果,20 min联合氧化后的碳纤维综合性能最优。     

粘胶基碳布电化学氧化表面处理的研究

本文用电化学氧化方法对粘胶基碳布进行表面处理。采用电位滴定法分析测定了氧化处理前后碳纤维表面酸性官能团含量的变化,用水滴铺展方法分析了处理前后碳布润湿性能的变化情况,探讨了酸性官能团含量、织物强力与复合材料层间剪切强度的关系,找出了以Ｈ３ＰＯ４为电解质的最佳电化学氧化表面处理工艺。     

碳纤维表面氧化的研究

采用浓硝酸作为氧化剂氧化碳纤维,研究碳纤维表面含氧基因（包括羧基,羟基和酸性基团）与氧化时间和氧化温度的关系,并用扫描电镜和傅立叶红外光谱对碳纤维的表面含氧基团进行表征,结果发现,随着氧化时间的延长和氧化温度的升高,碳纤维表面的含氧基团均增加,当用热空气氧化时,碳纤维表面的酸性基团随温度的升高有所增加,但温度超过３５０℃时,碳纤维表面的羧基反应减少。     

不同石墨化程度碳纤维表面电化学氧化特征研究

对不同石墨化程度的碳纤维进行表面电化学氧化处理,利用XPS、Raman和XRD研究了其表面氧化的特征和规律性以及碳纤维表面结构变化对碳纤维电化学氧化行为的影响,利用层间剪切测试（ILSS）分析了不同石墨化程度碳纤维复合材料的界面性能。结果表明：碳纤维经电化学氧化后,表面O、C原子个数比有增大的趋势,随碳纤维石墨化程度的提高,其增大的幅度越来越小;相同电流密度下,随石墨化程度的提高,碳纤维表面对电化学氧化的反应性减弱;不同石墨化程度的碳纤维经电化学氧化后,表面化学官能团以及ILSS的变化趋势均不同。不同石墨化程度碳纤维表面碳结构状态的不同是造成这些变化的根本原因。     

碳纤维的电化学表面改性及其表面结构演变

采用电化学氧化法对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行表面改性,联用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS),表征了碳纤维表面物理化学结构。结合力学性能分析,评价了碳酸氢铵、氯化铵和硫酸铵三种电解质的改性效果,解释了碳纤维表面薄弱层产生的原因,分析了电化学改性碳纤维表面的机理。结果表明,在电化学改性过程中,碳纤维表面活性氧含量呈现梯形变化趋势,最高增幅达87.8%,而活性氮含量则不断增加直到饱和,可达到2倍增幅;相对于羧基等含氧基团,碳纤维复合材料(CFRP)层间剪切强度(ILSS)对胺基等含氮官能团更加敏感;当电解质中存在二价阴离子时,有利于减小碳纤维抗张强度的损失,甚至使其得到提高。     

碳纤维表面特性对反硝化菌固着化的影响

通过对比反硝化菌在不同基体碳纤维表面的固着化及碳纤维表面含氧官能团对菌种的固着化实验,研究了碳纤维(基体、比表面积、循环利用性等)特性,尤其表面含氧官能团对反硝化菌固着化的影响。实验结果表明,反硝化菌在PAN基碳纤维上的平均挂膜厚度明显高于沥青基和粘胶基碳纤维。碳纤维表面适量的含氧官能团有助于较多、较牢固地固着反硝化菌。对三种PAN基碳纤维的XPS谱图分析表明碳纤维表面含氧官能团—O—CO对反硝化菌的固着化影响较大,当碳纤维表面含氧官能团—O—CO中碳原子占表面碳原子总量的3%左右时反硝化菌固着化效果较佳。经过比较表明PAN基碳纤维是一种生物相容性好、固着化程度高、再生能力强、耐微生物分解及化学腐蚀的优异的新型反硝化菌固着化载体。     

电化学氧化后碳纤维的表面性质

研究了粘胶基碳纤维在不同电解质中经过电化学氧化后的润湿性能和BET比表面,并用XPS分析了电化学氧化前后碳纤维的表面基团。实验结果表明,电化学氧化可以明显增加碳纤维的润湿性能和比表面积。XPS的分析结果表明,经过不同电解质电化学氧化后碳纤维表面含氧基团的增加,尤其是强亲水性羧基的增加是碳纤维表面润湿性能提高的主要原因。     

聚丙烯薄膜表面改性的X射线光电子能谱研究

用二射线光电子能谱技术(MSCA或XPS)研究了在纯氧和纯氮气中,用射频辉光放电等离子体激发,使聚丙烯薄膜表面改性;在空气中用紫外光长期照射聚丙烯薄膜使其表面氧化.结果表明,后者与前者的氧化情况类似.氧化速率不同。在纯氧气氛中所获得的聚丙烯薄膜除了在最初阶段其表面含氧官能团主要是单键氧外,随着处理时间的增长,含双键氧的官能团显著增加.经长时期放置后,含氧官能团(主要是含双键氧官能团)减少.用曲线拟合方式,研究了在3种情况下所获得的聚丙烯薄膜的表面光电子能谱团,对其氧化机理进行了讨论。     

反应条件对水合肼还原氧化石墨烯表面官能团还原效率的影响

石墨烯因具有特殊的纳米结构和优异的性能而成为当前的研究热点.实验综合考虑了氧化石墨烯与水合肼的质量配比、反应时间、反应温度和pH值四个因素,采用四因素三水平正交试验系统研究了反应条件对氧化石墨烯各基团还原效率的影响机制.傅里叶红外光谱和透射电子显微镜的结果表明:通过改变反应条件,氧化石墨烯中的主要官能团如羟基、羰基和环氧基均可得到不同程度的还原.进一步利用FT-IR图谱分析软件,采用基线法计算分析表明:(1)氧化石墨烯与水合肼的质量配比是影响还原程度的最主要因素;(2)还原羧基的最佳条件为氧化石墨烯与水合肼质量配比10∶9、反应时间80 min、反应温度100℃、pH值7;还原羟基与环氧基的最佳实验条件相同,均为氧化石墨烯与水合肼质量配比10∶8、反应时间80 min、反应温度100℃、pH值8;(3)可以通过控制反应条件达到采用水合肼选择性还原石墨烯表面羟基、环氧基及羧基的目的.研究结果将为研究化学还原氧化石墨烯机理及制备高性能石墨烯奠定基础.     

脱硫活性碳纤维改性及再生技术研究进展

工业脱硫成本较高、脱硫剂难再生和脱硫产物难利用,采用吸附性能和再生性能优越的活性炭 纤维作为脱硫剂极具前景。 首先阐述了活性碳纤维吸附—氧化—水合整个脱硫过程,分析了表面官能团对 ACF 吸附催化效率的影响。 总结出在吸附和氧化前,基于碱性含氧官能团及含氮官能团的调控对 ACF 进行 改性可显著提升其脱硫率。 而水合生成硫酸后,对 ACF 再生可将孔内污染物洗脱或分解,还原活性位,实现 循环脱硫。 然后对活性碳纤维改性及再生方法进行归纳:改性方法主要基于 ACF 物理结构和表面官能团种 类、数量的调整,瓶颈在于难以分离孔隙和官能团的耦合影响;再生方法主要靠外部供能,使吸附质分子和产 物脱附或直接分解,但碳损耗大、能耗高、产物利用率低。 最后对未来脱硫活性碳纤维改性及再生技术研究 方向提出建议,以供制备高性能脱硫剂参考。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅰ．低温等离子处理对碳纤维表面的作用

通过碳纤维表面的扫描电镜观察与复丝力学性能测定，发现等离子处理对纤维的模量几乎没有影响，而强度随着处理功率的增加和时间的延长稍有下降，在外观上仅表现为纤维表面纵向沟槽的加深。氩气等离子比氧化性空气等离子的损伤小。通过碳纤维表面的Ｘ射线光电子能谱分析，结合喇曼光谱的研究，还发现等离子处理的有效深度达到１５ｍｍ左右。其作用是蚀刻去碳纤维表面脂肪链结构，产生石墨等晶体结构富集的高能表面。     

连续碳纤维表面金属化

以硫酸铜为主盐,以甲醛为还原剂,研究了连续碳纤维表面化学镀铜的工艺过程,包括pH值、络合剂质量浓度、添加剂质量浓度和还原剂体积分数对化学镀的影响.利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)检测了化学镀镀层的表面形貌、成分,利用溶解法测定了镀层厚度.结果表明,碳纤维镀前预处理非常重要,不仅能够防止“黑心”现象的出现,而且在碳纤维表面形成以Ag为中心的活性吸附区;在实验所得到的连续碳纤维镀铜工艺参数基础上进行碳纤维表面镀铜,镀层均匀,机械性能好,不易剥落,而且镀液稳定.     

冷等离子体接枝碳纤维表面的研究

对碳纤维（ＣＦ）表面进行冷等离子体处理是改变碳纤维表面的有效方法。本文采用Ｘ－光电子能谱（ＸＰＳ）和扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对碳纤维表面的组成变化、表面特征基因变化、表面形态变化进行了分析研究，并探讨了碳纤维表面性质与ＣＦ／ＰＭＲ－１５复合材料力学性能的关系。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅱ．低温等离子处理对碳纤维表面浸润特性的影响

采用毛吸浸润法，研究了氧等离子及氩等离子处理对聚丙烯腈基碳纤维表面浸润特性的影响。发现了等离子处理可以使碳纤维表面对水的浸润性能大为改善，氧等离子处理效果更为明显。对在碳纤维表面预涂不饱和酸酐，经等离子处理可产生接枝的现象进行了验证，并发现接枝马来酸酐后浸润性能反而比原纤维有所下降。经等离子处理的纤维随其接触空气时间的延续，表面浸润性能不断退化，纤维对水的接触角呈曲折形式逐步增加。     

循环伏安法对PAN基高模碳纤维阳极氧化表面处理的研究

以未表面处理的PAN基高模碳纤维(HMCF)为工作电极,分别用NH4H2PO4、NH4HCO3和KOH为电解质,进行循环伏安多重扫描,以研究HMCF在不同电解质中的电化学反应行为以及电解质的氧化能力。同时采用连续恒流阳极氧化的方法对HMCF进行表面处理,验证循环伏安法得到的结论。通过联碱滴定、SEM等方法表征处理前后纤维表面官能团、表面形貌的变化;处理前后纤维与环氧树脂界面粘接性能的变化通过层间剪切强度(ILSS)表征。循环伏安结果显示:在NH4H2PO4溶液中扫描时氧化反应峰值电流最高,表明纤维表面生成的官能团最多;在KOH溶液中扫描时平台电流最高,表明纤维表面粗糙度提高幅度最大。联碱滴定结果表明NH4H2PO4溶液处理后纤维表面官能团含量提高最多;SEM结果显示KOH溶液处理后纤维表面粗糙度增加最明显;这两点验证了循环伏安多重扫描的结果。用NH4H2PO4、KOH处理后的纤维与环氧树脂ILSS达到75MPa、60MPa,分别提高240%和170%。     

改性活性炭纤维催化碳酰肼去除给水中的溶解氧

将制备的水热改性活性炭纤维负载Ni(Ni/GSACF)作为催化剂,催化碳酰肼还原去除水中的溶解氧(DO),考察反应时间、反应温度、初始pH值、碳酰肼质量浓度和催化剂质量浓度对DO去除效果的影响.在优化条件下,45 min后水中的DO质量浓度从5.1 mg·L^-1降至0.1 mg·L^-1,去除率可达98.0%.对载体和催化剂进行表征分析,水热处理后GSACF表面的含氧官能团明显增加,催化剂表面具有均匀分散的活性Ni物种.研究结果表明:活性炭纤维表面含氧官能团的增加有利于促进活性Ni物种在活性炭纤维表面的分散,从而提高Ni/GSACF催化剂的催化除氧性能.     

Chemically Synthesised Pt Particles on Surface Oxidized Carbon Nanotubes as an Effective Catalyst for Direct Methanol Fuel Cell

1 Results The synthesis, physical characterization and electrochemical analysis of Pt particles prepared using the surface oxidized carbon nanotubes prepared by chemically anchoring Pt onto the surface of the CNTs with 2.0 mol/L HNO3 by refluxing for 10 h to introduce surface functional groups.The particles of Pt are synthesized by reduction with sodium borohydride of H2PtCl6. The electro-oxidation of liquid methanol of this catalyst as a thin layer on glassy carbon electrode is investigated at room te...