含铁碳纳米纤维的制备与表征

论文摘要

功能性碳纤维在能源、环保、航天等方面得到了广泛的应用,其中负载金属的碳纤维是材料科学研究的前沿,可控制备载铁碳纳米纤维具有重要意义。本论文以DMF作为溶剂,将二茂铁（Fc）溶于质量分数为15%的聚丙烯腈（PAN）溶液,以N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃作为混合溶剂,配制聚丙烯腈和聚二茂铁硅烷（PFS）的共混溶液。采用静电纺丝,分别得到PAN/Fc和PAN/PFS微纳前驱体纤维,对得到的纤维进行预氧化和炭化处理,最终得到了含Fe的碳纳米纤维膜。初步研究了静电纺制备纳米纤维前驱体、纤维的预氧化和纤维炭化工艺,利用TGA分析了纳米纤维前驱体的热失重规律,SEM、TEM、XPS、FTIR和Raman分别对纳米纤维的形貌、尺寸、组成和结构演变进行了表征。结果表明:经热处理后纤维直径明显减小,含PFS的纤维中表面有元素Fe,并随热处理的深入Fe价态发生变化。

论文目录

• 中文提要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 聚丙烯腈
• 1.1.1 高性能碳纤维
• 1.1.2 活性碳纤维
• 1.1.3 功能性纳米碳材料
• 1.2 聚二茂铁基硅烷
• 1.3 PAN 基功能性碳纤维
• 1.3.1 PAN/CNT 纳米纤维
• 1.3.2 PAN/Cu 纳米纤维
• 1.3.3 PAN/Pd 纳米纤维
• 1.3.4 PAN/Ag 纳米纤维
• 1.3.5 PAN/Fe 纳米纤维
• 1.4 课题的依据与意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 原料
• 2.2 含铁碳纳米纤维的制备
• 2.2.1 静电纺溶液的制备
• 2.2.2 纳米纤维前驱体的制备
• 2.2.3 纳米纤维前驱体的预氧化和炭化
• 2.3 表征仪器与方法
• 1H-NMR）'>2.3.1 氢-核磁共振谱（¹H-NMR）
• 2.3.2 凝胶色谱（GPC）
• 2.3.3 红外光谱（FTIR）
• 2.3.4 光电子能谱（XPS）
• 2.3.5 热重分析（TG）
• 2.3.6 冷场发射扫描电镜（SEM）
• 2.3.7 高分辨透射电镜（TEM）
• 2.3.8 显微共焦拉曼光谱（Raman）
• 第三章 纳米纤维前驱体的制备与表征
• 3.1 纳米纤维前驱体的制备工艺
• 3.2 纳米纤维前驱体的SEM 分析
• 3.3 纳米纤维前驱体的FTIR 分析
• 3.4 纳米纤维前驱体的TG 分析
• 3.5 小结
• 第四章 预氧化纳米纤维的制备与表征
• 4.1 纳米纤维前驱体的预氧化工艺
• 4.2 预氧化纳米纤维的SEM 和TEM 分析
• 4.3 预氧化纳米纤维的FTIR 分析
• 4.4 预氧化纳米纤维的XPS 分析
• 4.5 小结
• 第五章 炭化纳米纤维的制备与表征
• 5.1 纳米纤维的炭化工艺
• 5.2 炭化纳米纤维的SEM 和TEM 分析
• 5.3 炭化纳米纤维的Raman 光谱分析
• 5.4 炭化纳米纤维的XPS 分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 硕士阶段发表的论文和专利目录
• 致谢