电纺聚丙烯腈基碳纳米纤维的制备

通过静电纺丝制备了平均直径为350nm的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维.将PAN纳米纤维分别在250,265和280℃温度下预氧化1h后,将它们在1 000℃下碳化得到碳纳米纤维.通过扫描电镜、红外光谱、差示扫描量热分析和X射线粉末衍射分析对PAN纳米纤维、预氧化后的纳米纤维及碳纳米纤维的形貌、热性能和化学结构进行了表征.结果表明,PAN纤维的最佳预氧化温度为280℃.在该温度预氧化后所得碳纤维的导电性最好,电导率为(13±0.58)S/cm.     

TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维降解活性大红性能研究

以氧化石墨烯为载体,通过原位生成的方式制备TiO_2插层氧化石墨烯,并以PAN为成纤载体、DMF为溶剂,采用静电纺丝法制备TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维;通过透射电镜(TEM)、紫外可见光光谱(UV)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等手法对TiO_2插层氧化石墨烯及TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维的形貌、结构进行表征分析;研究了含不同TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维光催化降解活性大红的性能.结果表明:TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维对活性大红有优异的光催化降解性能,且随着TiO_2插层氧化石墨烯含量的增加,完全降解活性大红所需的时间逐渐变短.     

静电纺再生纤维素复合纳米纤维的制备及其性能研究

利用静电纺丝制备聚丙烯腈/醋酸纤维素(PAN/CA)复合纳米纤维膜,并依次用0.05mol/L、0.1mol/L NaOH溶液对其进行水解处理,制得聚丙烯腈/再生纤维素(PAN/RC)复合纳米纤维膜.研究表明:纺丝液流量为0.5mL/h,所施加的电压为17kV,接收距离为18cm时,制得的PAN/CA复合纳米纤维直径更均匀,成丝形态更稳定.对PAN/CA复合纳米纤维膜及PAN/RC复合纳米纤维膜分别进行电镜扫描、红外光谱分析及静态接触角测定.结果表明:水解后的复合纳米纤维形态保持稳定,PAN/CA复合纳米纤维中的醋酸纤维素的酯基在碱处理后得到有效水解,复合纳米纤维膜的静态接触角由水解前的124.7°降低为10.1°,亲水性能得到大幅提升.     

HPEI接枝改性PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附

以丙烯酸(AA)为单体,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过原位聚合法,在氧化石墨烯(GO)表面包覆聚丙烯酸(PAA),得到GO-PAA纳米复合物.将GO-PAA纳米复合物分散在聚丙烯腈(PAN)基体中,利用静电纺丝技术得到PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.利用化学接枝反应在PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜表面接枝超支化聚乙烯亚胺(HPEI),构筑HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.研究了HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附性能.结果表明:HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的最大吸附量为1 808.60 mg·g^－1,在吸附过程中,部分Au(Ⅲ)被还原为片状和不规则颗粒状的Au单质.在共存离子体系中,HPEI-g-PAN/GO-PAA对Au(Ⅲ)具有较好的吸附选择性.     

PAN/CNT复合纳米纤维膜的制备及其红外辐射特性

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/碳纳米管(PAN/CNT)复合纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和拉曼光谱仪对CNT质量分数不同的PAN/CNT复合纳米纤维膜进行了表征和分析,并利用紫外可见近红外光谱仪和配备有积分球的傅里叶变换红外光谱仪对PAN/CNT复合纳米纤维膜在可见光和红外光段的辐射特性进行了测试和考察。结果表明:静电纺丝技术可制备CNT分布均匀的PAN/CNT复合纳米纤维膜;相较于纯PAN纳米纤维膜,PAN/CNT复合纳米纤维膜的可见光谱和红外光谱吸收率显著增强,且随着CNT质量分数的增加,复合纳米纤维膜的红外光谱吸收率呈增大趋势。研究结果为PAN/CNT复合纳米纤维膜在太阳能光热转化和中红外辐射领域的进一步应用提供了理论依据。     

ZnCl_2/PAN基静电纺多孔碳纳米纤维电极的制备及其电容脱盐性能

采用静电纺丝技术制备ZnCl2/聚丙烯腈(PAN)基复合纳米纤维,经预氧化、碳化和HCl处理制得电容器脱盐用多孔碳纳米纤维(简称PCNF)电极.通过扫描电镜、比表面积、红外光谱及接触角技术研究PCNF的形貌、结构性能.结果表明,ZnCl2对纳米纤维丝具有造孔作用,提高了纤维的比表面积,同时改善了纤维的表面亲水性.循环伏安测试证明该PCNF电极具有较高的双电层电容,将其组装电容器,成功用于盐水淡化,单个循环的脱盐量为8.2mg/g,比纯PAN基碳纳米纤维电极提高了5倍.以PCNF作为电极的电容器脱盐循环稳定性好,有望用于苦咸水及海水的淡化处理.     

石墨烯/PAN纳米复合膜的制备及其力学性能

以改进的Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),并以抗坏血酸(L-AA)为还原剂制备了还原性氧化石墨烯(rGO).以石墨烯为添加物,采用静电纺丝的方法制备了石墨烯/聚丙烯腈(GO/PAN)纳米纤维复合膜.使用场发射扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及热重分析对石墨烯进行了研究,测试了石墨烯对纳米复合纤维材料力学性能的影响.结果表明:当添加的GO质量分数为0.3%时,纺制的纤维平均直径为103nm,复合膜的力学性能有所提高,比纯PAN膜的拉伸强度提高了42.4%,断裂伸长率增加了32.5%;当GO质量分数超过0.3%时,复合膜的力学性能变差;当GO和rGO质量分数均为0.3%时,GO/PAN复合膜的力学性能优于rGO/PAN复合膜.     

PAN/ZnO抗静电纳米复合纤维膜的制备及性能研究

为了提高聚丙烯腈(PAN)纤维的抗静电性能,以聚丙烯腈原丝为基料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂配制了聚丙烯腈纺丝液。然后通过超声波及机械搅拌的方法将不同质量分数的导电性能良好的纳米氧化锌(Zn O)分散在聚丙烯腈纺丝液中,配制成PAN/Zn O二元复合纺丝液,采用高压静电纺丝技术制备具有抗静电性能的PAN/Zn O纳米复合纤维。研究了PAN纺丝液、PAN/Zn O二元复合纺丝液的可纺性以及不同质量分数的纳米氧化锌对PAN/Zn O纳米复合纤维膜的结晶度及体积比电阻的影响。结果表明:纺丝液的可纺性较好,在体积分数为12%,纺丝电压为18k V,接收距离为15 cm,推进速度为0.000 5 mm/s的条件下进行静电纺丝,可以得到纤维直径均匀,纤维平行伸直度良好,表面光滑的PAN纳米纤维;随着纳米氧化锌质量分数的提高,PAN/Zn O纳米复合纤维表面变得粗糙,但结晶度无明显变化,体积比电阻减小,抗静电性能提高。     

PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线的制备及其性能

采用改进的静电纺丝装置,分别制备了纯聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线和不同单壁碳纳米管(SWCNTs)质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外-拉曼光谱仪和X射线多晶衍射仪分别对复合纳米纤维纱线进行了形貌和直径表征、分子结构分析、结晶结构分析,并测试了不同SWCNTs质量分数对复合纳米纤维纱线力学性能的影响.结果表明:不同SWCNTs质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线均具有良好的形态且沿着纱线轴向有序排列;随着SWCNTs质量分数的增加,纱线和纤维的直径均呈现减小的趋势,并且纤维中的串珠增多;碳纳米管沿纤维轴向均匀分布;碳纳米管的加入没有产生新的特征峰,但PAN的峰值有所减弱或增强;碳纳米管的加入改变了PAN的结晶性能;当SWCNTs质量分数为5%时,复合纳米纤维纱线的拉伸强度达到最高值为24.25 MPa.     

同轴静电纺丝制备中空多孔碳纳米纤维

以聚丙烯腈(PAN)为鞘层,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为芯层,氧化锌(ZnO)为造孔剂,采用同轴静电纺丝技术制备出PAN复合纤维,经过煅烧、酸处理后制得中空多孔碳纳米纤维.采用透射电镜(TEM)对中空多孔碳纳米纤维的形貌进行表征,并考察了不同溶液浓度、电压、流速对中空多孔碳纳米纤维内外直径影响.结果表明:当内层溶液PMMA质量分数为10%,外层溶液PAN质量分数为10%,醋酸锌质量分数为6%,电压为15kV,内、外层流速分别为1.0mL/h和1.5mL/h时,中空多孔碳纳米纤维的内外直径及介孔形貌最佳.