碳纤维表面官能团均一化及其表面能

天空硼氢化钠（NaBH4)、四氢铝锂（LiAlh4)对氧化后碳纤维表面官司能团的还原作用,借助X光光电子能谱、表面能测试,研究氧化、还原后碳纤维表面官能团含量的变化,以及其与表面能的关系,结果表明,四氢铝锂还原有利于获得表面官能团较均一的碳纤维,且不影响碳纤维表面能。碳纤维的表面能与其表面含氧官能团有关系,但并不与具体哪种官能团有明显直接关系。     

电化学处理程度对碳纤维结构及性能的影响

采用质量分数为5%NH4HCO3溶液对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行不同程度的电化学处理。采用X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)表征电化学处理前后碳纤维表面化学成分和表面微观结构的变化规律。将碳纤维样品与环氧树脂制成复合材料,探究该复合材料的层间剪切强度(ILSS)。研究结果表明:经过3组电化学处理后,碳纤维表面含氧官能团增多、表面有序度下降、复合材料的ILSS提高1.94倍;继续经过3组电化学处理,碳纤维表面含氧官能团下降、表面有序度回升、复合材料的ILSS提高1.53倍;纤维表面含氧官能团含量越多,纤维的结构破坏程度越低,碳纤维/环氧树脂复合材料的ILSS越高。在大规模电化学处理碳纤维过程中,选择3组电化学处理碳纤维,既能大幅度改善碳纤维表面活性,又不会严重影响碳纤维的表面结构。     

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     

活性炭表面官能团的氧化改性及其对吸附机理的研究

摘要：本文综述了活性炭表面主要的含氧官能团（surface oxygen groups）,及表面官能团氧化改性的主要方法,并用Boehm滴定法和FT-IR对活性炭表面含氧官能团进行定量和定性分析;分析了表面含氧官能团对有机物和重金属离子的吸附机理的影响;并对其未来研究前景与方向进行了展望。特别强调了对活性炭作为环境纳米材料（物质）的载体在光催化中开展研究的重要性。     

活性炭纤维孔结构和表面含氧官能团对甲醛吸附性能的影响

通过对活性炭纤维(ACF)进行热处理和氧化改性得到具有不同比表面积、孔结构以及含氧官能团的ACF样品,并对这一系列样品进行甲醛吸附研究。实验结果表明,沥青基活性炭纤维(P-ACF) OG-5A具有最小的比表面积和孔容,具有最大的甲醛穿透容量。通过回归分析表明,ACF样品的甲醛穿透容量主要由孔径为0.9～1.8 nm的孔的比表面积和孔容来决定,而不是取决于总比表面积和总孔容。P-ACF OG-7A的氧化改性显著提高了样品的甲醛吸附能力,其中浓HNO_3改性后提升效果最为明显,改性后穿透容量为58.21 mg/g,是未改性样品穿透容量的2.5倍。氧化改性ACF表面含氧量的增加使得甲醛吸附能力增强,进一步通过Boehm滴定实验和回归分析表明酸性含氧官能团(酚羟基、内酯基、羧基等)数量的增加是ACF样品甲醛吸附能力提升的主要原因。酸性含氧官能团富含C=O、C-OH等亲水基团,对甲醛的吸附十分有利。     

黄县油页岩及其干酪根中含氧官能团的分析

采用对腐植酸中含氧官能团的分析方法,并做了一些改进,对黄县油页岩及其干酪根中含氧官能团进行了初步分析。结果发现,油页岩中羧基为1.01％,酚羟基为7.85％,羰基为4.55％,酯基为3.03％.黄县油页岩干酪根中聚集了相当量的含氧官能团,如黄县油页岩中含氧官能团以氧百分含量为基准约为15.50～15.70％,其干酪根中含氧官能因氧总量约为13.20％～13.40％.元素分析及显微镜下鉴定结果表明,黄县油页岩干酪根属于Ⅱ_1型干酪根,黄县油页岩是良好的生油岩。     

PAN基碳纤维热氧化过程结构变化研究

预氧化在碳纤维生产过程中起到一个重要的过渡作用,适当的预氧化工艺是制备性能优异碳纤维的基本保障。笔者通过在空气气氛下对PAN基碳纤维进行不同温度热处理,通过调整工艺参数,研究PAN基碳纤维在预氧化过程中分子链内的环状结构形成机制。结果表明:聚丙烯腈原丝在预氧化过程中,自身的官能团发生了脱氢和环化反应,并形成了含有C=N,C-C的梯形结构。热氧化过程中温度低于250℃时,纤维表面含氧量不断增加,主要增加的官能团为羟基、醚键以及羰基。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究：Ⅲ.碳纤维表面…

建立了以１，１－二苯基－２－苦基肼（ＤＰＰＨ）为探针，用紫外可见光分光光度计分析碳纤维表面酚羟基、醌基和游离基和新方法。并对该方法进行了论证和误差分析，得知该方法的分析灵敏度达１０＾－８～１０＾－７ｍｏｌ数量级，且误差不超过±１％。利用该方法发现，裸碳纤维表面酚羟基很容易在较高的温度下氧化，外涂层碳纤维表面拥有酚羟基比裸纤维要多。此外，等离子处理将使碳纤维表面产生相当多的游离基或能迅速分解为游离基     

热氧化对PAN基碳纤维结构与性能的影响

将PAN基碳纤维在于400~700℃条件下空气中进行热氧化处理,然后利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、密度梯度管和纤维强力仪研究了其表面化学组成、表面形貌与性能的变化。结果表明:热氧化温度低于600℃时,纤维表面含氧量随热氧化温度升高不断增加,到600℃时氧含量增加了7.11%,主要增加的官能团为羟基、醚键以及羰基,纤维体密度、线密度随热氧化温度变化不明显;700℃时由于含氧官能团的裂解,氧含量有所减少,裂解部分主要为羰基,纤维体密度明显增加,线密度急剧减小;纤维强度随热氧化温度升高不断减小,600℃后减小趋势更加明显;模量随热氧化温度变化不明显。     

PAN/HBP复合超细纤维的制备与表征

采用聚丙烯腈/N,N-二甲基甲酰胺/多氨基超支化聚合物三元体系为纺丝液,通过静电纺丝制备了PAN/HBP复合超细纤维,探讨了聚丙烯腈浓度、超支化聚合物含量、纺丝电压、接收距离和推进速度等因素对复合纤维直径和形貌的影响.结果表明,增大PAN浓度和增加HBP含量,都会使纤维直径增大;静电纺丝电压增大,可以减小纤维直径;适当的接收距离和推进速度才可以获得直径细而均匀的纤维.通过对PAN/HBP复合超细纤维的氨基含量测试和FTIR分析,进一步证实了PAN/HBP复合纤维表面和内部氨基的存在.     

Immobilization of hemoglobin on platinum nanoparticles-modified glassy carbon electrode for H<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>2</Subscript> sensing

This work described an amperometric hydrogen peroxide (H2O2) biosensor based on immobilization of hemoglobin (Hb) on a glassy carbon (GC) electrode modified by platinum nanoparticles, which was prepared by an in situ chemical reductive growth method. The electrochemical impedance measurements confirmed that the Hb was immobilized on the platinum nanoparticles-modified glassy carbon surface and has a synergistic effect with platinum nanoparti-cles in improving the catalytic reduction of H2O2. The Hb immobili...     

国产高性能聚丙烯腈基碳纤维制备技术研究进展

 综述了近年来高性能聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的研究进展,对PAN聚合、原丝制备、预氧化和碳化过程中最为关键的问题进行了总结：（1）聚合工艺对共聚单体在PAN分子链上的分布和溶液的均匀性非常重要。与间歇聚合或半连续聚合工艺相比,连续溶液聚合工艺可以提供更稳定的纺丝溶液,减少聚合过程中微凝胶的产生,并提高PAN原丝乃至碳纤维的均匀性。（2）PAN溶液进行湿法或干湿法纺丝过程中,相分离过程控制对PAN原丝及其碳纤维中微缺陷形成和发展,微缺陷的含量至关重要,并最终影响碳纤维的性能。干燥和牵伸工艺对于优化PAN碳纤维原丝的结晶和取向结构,制备高品质的碳纤维原丝同样起决定作用。（3）预氧化的升温速度、最高预氧化温度和预氧化张力控制对预氧丝的皮芯结构、环化指数及其对后续碳化工序的顺利进行产生重要的影响并影响碳纤维的性能;碳化的最高温度影响PAN基碳纤维的强度和模量。（4）碳纤维的结构与其性能具有直接相关性,中国对相关研究仍然比较缺乏,碳纤维生产技术水平和自主创新能力仍然不足。     

高性能碳纤维的研制方法

高性能碳纤维的制取与诸力学性能的提高应从原纤维的制备工艺与精细化着手,改善纤维一次结构与物理、化学性能;着眼热处理工艺对纤维高次结构与性能的影响;控制纤维结构缺陷的减少与微晶尺寸、取向等参数。     

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%。     

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。