碳纳米纤维

摘要： 糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病,严重威胁人类健康。血糖指标的监测在糖尿病的预防、诊断及治疗中发挥着重要作用。以聚丙烯腈为碳源,通过静电纺丝与热处理工艺制备了柔性碳纳米纤维膜,并利用恒电位电沉积法在自支撑碳纳米纤维膜上负载Pt纳米片构建柔性无酶葡萄糖传感器。结果表明,碳纳米纤维表面光滑,Pt纳米片逐渐生长并填满纳米纤维间隙,单个纳米片长100~200 nm,宽约100 nm。构建的柔性无酶葡萄糖传感器对葡萄糖的线性检测范围为7.5~87.5 mmol/L,灵敏度为6.41μA·(mmol/L)^(-1)·cm^(-2),最低检测限为14.04μmol/L,同时传感器表现出良好的抗干扰性、重复性和稳定性。该柔性电极材料制备方法简单,结合柔性电极和无酶传感器的优势,避免传统酶传感器重复性、稳定性及抗干扰性能差的问题,为柔性葡萄糖传感器的构建提供了可能。

摘要： 以聚丙烯腈(PAN)为碳源,Na_(2)S_(2)O_(3)为硫源,采用静电纺丝和高温碳化,制备了氮硫共掺杂多孔碳纳米纤维(N,S-SCNFs)。采用场发射扫描电镜、透射电镜、比表面及孔隙度分析仪、X射线衍射仪对材料进行表征。将N,S-SCNFs悬浊液滴涂在裸玻碳电极(GCE)表面,得到N,S-SCNFs/GCE修饰电极。采用循环伏安法研究盐酸地芬尼多(DH)在N,S-SCNFs/GCE上的电化学发光行为。最佳条件下,DH在5.0×10^(-7)~3.0×10^(-5)mol·L^(-1)浓度范围内与峰电流呈线性关系,相关系数为0.9980,检出限为2.89×10^(-8)mol·L^(-1)。采用加入回收法对盐酸地芬尼多片中DH进行了检测,加标回收率为98.00%~103.11%,相对标准偏差(RSD)<5.0%。

摘要： 无机水合盐相变储能材料较低的导热系数导致了其缓慢的吸放热速率,限制了水合盐的实际应用。本工作以芒硝(Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O)为相变材料、聚丙烯酸钠(PSA)为支撑材料,利用硼砂改善相变体系的过冷度,借助高导热的碳纳米纤维(CNFs)来提升复合相变材料的导热系数。从SEM图中可知,CNFs-Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/PSA被成功制备,且芒硝和功能化的CNFs嵌入到PSA形成的三维网络结构中。拉曼光谱和红外光谱的结果表明相变体系各组分之间具有良好的化学相容性。DSC曲线表明,聚丙烯酸钠与芒硝之间的相互作用使得体系相变行为得到调整,Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/PSA的熔融焓和结晶焓分别为197.2 J/g和137.0 J/g。与Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/PSA相比,CNFs-Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/PSA的导热系数得到显著提升,固态热导率达到1.2 W/(m·K)左右,液态热导率达到1.0 W/(m·K)左右。此外,经过300次的循环试验,复合相变材料的熔融焓和结晶焓分别下降了23.3%、28.8%。

摘要： 近日,中国科学院国家纳米科学中心的研究人员提出一种宿主空间调制策略,采用木头碳化和化学气相沉积技术制备出一类具有自支撑三维结构的碳纳米纤维网络均匀覆盖的低迂曲度碳质微沟道垂直阵列(CTC),用于锂金属复合负极。这种三维宿主材料模仿叶脉中的协作分工,一方面,低迂曲度碳质微沟道不仅可容纳充放电过程中的体积变化,还提供长程范围内锂离子的均匀、直接和快速输运通道;另一方面,均匀覆盖的碳纳米纤维网络通过强的毛细作用提高电解液亲和力,从而作为局部储液池,促进锂离子在短程范围内的均匀分布和沉积。

摘要： 析氧反应(OER)催化剂在锌空气电池(ZABs)储能过程中起着关键作用。我们开发了一种新型非贵金属基自支撑碳纳米纤维催化剂(Ni_(δ)Fe_(4-δ)-CNF)。首先,以聚乙烯吡咯烷酮、过渡金属乙酸酯、N,N-二甲基甲酰胺为原料,采用静电纺丝法制备了网状前驱体。随后,通过高温退火处理,将其转化为三维(3D)多孔结构材料。合成的Ni_(1)Fe_(1)-CNF催化剂在浓度为1 mol·L^(-1) KOH的电解质溶液中具有较低的起始电位(230 mV)和过电势(280 mV,10 mA·cm^(-2)),性能优于商业RuO_(2)。同时,将Ni_(1)Fe_(1)-CNF催化剂与商业Pt/C催化剂混合,作为空气阴极催化剂组装成ZAB,与商业的RuO_(2)+Pt/C ZAB相比,Ni_(1)Fe_(1)-CNF+Pt/C ZAB具有更高的功率密度(122 mW·cm^(-2))、更低的充电电压以及更好的充放电循环稳定性。

摘要： 通过在环氧树脂基体中掺如不同质量分数碳纳米纤维(CNFs)的方法,研究了CNFs掺量对碳纳米纤维/环氧复合材料吸水特性和拉伸性能的影响,并对其拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,随着碳纳米纤维含量升高,复合材料的吸水率呈现出先减小后增大趋势。当温度为40°C和60°C时,碳纳米纤维/环氧复合材料的扩散系数和渗透率都小于纯环氧树脂,且随着温度从23°C上升至60°C,碳纳米纤维/环氧复合材料的平衡吸水率、扩散系数和渗透率都呈现逐渐增大的趋势;相较纯环氧树脂,碳纳米纤维掺杂量为0.25%、0.5%和1.0%的复合材料仍然具有相对较好的湿热老化性能。碳纳米纤维/环氧复合材料适宜的碳纳米纤维掺杂量为0.5%,此时复合材料具有较好的综合力学性能。

摘要： 纤维材料添加可以有效改善水泥基材料的使用性能。基于此,制备了不同碳纳米纤维掺量的水泥砂浆试验样品,测试了试件的流动度、耐硫酸盐腐蚀性能和抗冻性能,分析了碳纳米纤维掺量对试件流动度的影响规律,研究了硫酸盐溶液干湿循环不同次数后和冻融循环不同次数后碳纳米纤维掺量对试件抗压强度、抗折强度、质量损失率和相对弹性模量的影响规律。结果表明:流动度y与碳纳米纤维掺量x的关系为y=228x+231;试件的抗压强度和抗折强度均随干湿循环次数的增大先增大后减小;随着冻融循环次数的增加,水泥砂浆抗压强度和相对弹性模量将逐渐减小且减小幅度越来越大,而其质量损失率则先减小而后又快速增大;碳纳米纤维掺量为0.10%~0.15%时,试件的抗硫酸盐腐蚀性能和抗冻性能最佳。

摘要： 为提高硫化镍材料的电催化析氢性能,采用静电纺丝、碳化和硫化相结合的方法,制备了NiS纳米颗粒负载于碳纳米纤维的复合材料(NiS@CNFs),并利用多种表征技术分析该复合材料的组成和结构。研究发现:当硫化反应温度为700°C时,所制备的NiS@CNFs具有最佳的电催化析氢性能,产生10 mA/cm^(2)的催化电流密度仅需220 mV的过电势。结果表明NiS纳米颗粒与碳纳米纤维的协同效应有利于提高催化剂的电催化析氢性能。

摘要： 为了获得性能优异的碳纳米纤维负极材料并对材料的碳化工艺进行探讨,利用静电纺丝技术和高温碳化制备一维碳纳米纤维负极材料。对获得的碳纳米纤维的形貌、化学成分结构及电化学性能进行测试分析,得到优化的预氧化和碳化条件。结果表明:在预氧化条件为250°C、120 min,碳化条件为800°C、120 min条件下制得的碳纳米纤维具有较好的形貌特征及化学性能,平均直径为190 nm,此时碳结构更加有序,碳含量达到73.7%。通过组装锂离子电池测试电池充放电性能,得到在100 mA/g的电流密度下,放电比容量达到568.4 mAh/g,经过100圈循环后容量保持率达77.3%。

摘要： 以MOF-5为前驱体,葡萄糖为额外碳源,采用静电纺丝技术,将糖基MOF-5纳米颗粒和聚丙烯腈混纺,经过高温碳烧,成功合成糖基MOF-5碳纳米纤维(Glc-MOF-5/MCNFs)。采用场发射扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、全自动比表面及孔隙度分析仪(Brunner Emmet Teller,BET)、X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-Ray photoelectron spectroscopy,XPS)对材料进行表征。采用差分脉冲伏安法(DPV)对木犀草素的电化学行为进行研究,优化影响木犀草素电化学行为的修饰剂用量、富集电位、富集时间、pH。在最优条件下,木犀草素在Glc-MOF-5/MCNFs/GCE上的检测范围为9.0×10^(-9)~5.0×10^(-6) mol·L^(-1),相关系数为R^(2)=0.9954,检出限为5.2×10^(-9) mol·L^(-1),将此传感器用于实际样品检测,回收率为96.34%~100.58%。

摘要： TiO2晶面调控和构建TiO2-C异质结是提高TiO2光催化性能的两个潜在途径.本文利用溶剂热法制备了{001}/{101}晶面同时暴露TiO2纳米晶体负载碳纳米纤维,使用X射线衍射仪(XRD),透射电镜(TEM),紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)及光致发光光谱(PL)等手段对其进行表征,在模拟太阳光照射下进行了CO2光催化还原实验.实验结果表明,CNF的负载将TiO2的光响应延伸到可见光区域,TiO2-C异质结进一步促进电子空穴对的分离,提高TiO2晶体光催化还原CO2活性.

摘要： 本文通过静电纺丝和随后的碳化处理,制备了一种新型聚乙烯吡咯烷酮基(PVP)的碳纳米纤维.通过扫描电子显微镜,X射线衍射光谱,拉曼光谱等方法研究了这种碳纳米纤维的形貌和结构.有趣的是,相比于不加入硝酸铜的纳米纤维,加入硝酸铜的纳米纤维拥有了交联结构,这种交联结构的形成是在静电纺丝的过程中由PVP分子和硝酸铜之间的络合形成的.当拥有交联结构的碳纳米纤维用作钠离子电池的负极材料时,相比于不含交联结构的碳纳米纤维,展现出来了更好的倍率性能以及长周期循环稳定性.在50mA·g-1的电流密度下,首次可逆容量可以达到368mAh·g-1,并且在2A·g-1的电流密度下,经过500次循环,电流密度还可以保持在94mAh·g-1.电化学性能的提高归因于独特的交联结构减少了接触电阻并增加了结构的稳定性.

摘要： 锂硫电池是目前最具开发前景的二次电池体系之一,但是由于单质硫的导电性能差,而且其放电中间产物易溶于电解液,并在两极之间穿梭,使得锂-硫电池正极活性物质硫的利用率低、循环性能差.本论文针对以上问题,围绕增加材料导电性,限域和吸附放电产物,利用静电纺丝和热处理技术,构筑了四氧化三钴/空心纳米炭球负载碳纳米纤维多级结构材料(Co3O4/HCNS@CNFs),并通过熔融法载硫,得到复合正极材料(Co3O4/HCNS@CNFs-S),用于锂硫电池正极,展现出了良好的电化学性能.在0.2C的电流密度下,初始比容量为1010mAh·g-1;1C的电流密度下,比容量可以达到730.4mAh·g-1,循环500圈后,容量维持在343mAh·g-1.

摘要： 本文以碳纳米纤维(CNF)作为树脂填料,对其进行硝酸表面氧化与马来酸酐(MA)小分子接枝相结合的多元有机改性,采用扫描电子显微镜(SEM)表征CNF填料表面形貌,采用能谱仪(EDS)与X射线光电子能谱(XPS)分析CNF表面化学状态,通过差示扫描量热法(DSC)进行固化动力学分析并制定固化参数,利用动态热机械分析(DMA)和热重分析(TGA)对环氧树脂耐热性进行了表征,并通过浇铸体力学性能与断面形貌分析复合材料机械性能.结果表明,表面氧化与小分子接枝相结合的多元有机改性是一种优异的CNF填料表面改性方法,可有效提高CNF表面含氧官能团数量与种类;有机CNF填料对树脂中聚合物分子链微观运动的抑制作用可提高树脂的玻璃化转变温度和热分解温度,从而改善复合材料的热稳定性;在环氧树脂中加入多元有机改性的CNF填料可大幅度提高材料的综合力学性能,断面形貌也从河流状脆性断裂转变为韧窝状韧性断裂.

摘要： 近年来,MoS2广泛用于析氢反应(HER).但是MoS2导电性差、容易聚集,催化活性受到限制,因此大量研究工作致力于提高MoS2的催化活性.研究表明,将MoS2和石墨烯氧化物、碳纳米管、碳纳米纤维(CNFs)等相结合制备的复合材料能显著提高MoS2的催化活性.然而,直接将MoS2修饰到碳基表面很难平衡暴露的活性位点数和导电性,而且纳米片的层数和尺寸也很难控制.本文通过一种简单的方法将富硫MoS2极薄纳米片嵌入到N掺杂的碳纳米纤维中,得到的复合材料表现出较高的HER活性.

摘要： 本文采用静电纺丝方法制备出了Ni3Sn4纳米颗粒负载的碳纳米纤维材料.通过FESEM可看出,材料由纳米颗粒负载的纳米纤维组成.通过对其进行EDS分析,颗粒的主要成分为Ni和Sn元素,而纳米棒的组成元素为C元素.结合XRD结果,证实成功的制备了Ni3Sn4负载的碳纳米纤维.气敏研究结果显示,该材料在室温条件下表现出对NO2气体较高的敏感度,其检测浓度能降低到1ppm以下.另外,对可能的室温气敏机理进行了有效的阐述.希望该工作能为后续设计出更多在室温条件下具有较高气敏性能的材料打下基础.

摘要： 将不同掺量的碳纳米纤维(CNFs)均匀分散在环氧树脂中,并通过手糊法制作CNFs/碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板.对该复合材料进行单调拉伸、等幅循环拉伸和递增循环拉伸试验,并在加载过程中采用两电极法实时监测复合材料的电阻变化,以此来反映该复合材料的自感知能力.结果表明,加入CNFs后,由于环氧树脂基体中导电网络的存在,CNFs/CFRP复合材料电阻的变化率在三种加载方式下均有提高,即对应变和损伤自感知能力得到了改善.

摘要： 作为世界上的农业大国,中国每年可生产秸秆7亿t,约占全世界秸秆总量的20％-30％.然而,目前中国对秸秆的处理方式存在很大问题,大部分人会选择将其就地焚烧,这不仅是对资源的浪费,而且还会造成严重的环境污染.因此,加大对秸秆等农业废弃物的综合利用及新技术的研究开发,使生物质资源能够被科学高效的利用,提高资源利用率,减少污染,保护环境,建设资源节约型、环境友好型社会显得尤为重要.本文提出了一种新的生物质能利用方法,即利用静电纺丝法将植物废弃秸秆制备碳纳米纤维.采用红外光谱、扫描电镜对所制得的碳纤维材料进行了分析,并且还进行了电化学性能测试.结果表明,所制得的碳纤维其直径在160-210nm左右,属于纳米级的纤维材料.所制得的电极材料在lA/g的电流密度下,比电容值高达165F/g,即使在电流密度高达lOA/g时,其比电容仍保持有130F/g.

摘要： 锂-硫电池由于其高理论能量密度、环境友好以及低成本,被认为是未来最具潜力的新型高能量密度电化学能源存储系统之一.[1]但锂-硫电池在实际应用之前,其关键组成部分之一的硫正极依然存在两个问题需要解决:1)单质硫较差的电子和离子传输能力导致的电极极化现象;2)充放电过程中的中间产物(多硫化锂,Li2Sx,x= 4-8)的"穿梭效应"及其引发的低库伦效率和不稳定的循环性能.[2]这里,我们设计了一种基于碳化钛纳米颗粒-碳纳米纤维的复合硫电极来实现电化学性能的提升.极性的纳米碳化钛颗粒可以吸附多硫化锂并作为硫化锂沉积的活性位点,抑制"穿梭效应",从而提升复合电极的电化学性能.[3]此同时,高导电性的碳纳米纤维则有利于电子和离子的传输,降低电极的极化电压.

摘要： 负极材料是锂离子电池的关键材料之一,而碳材料是人们研究最早研究且广泛商业化的负极材料,至今仍受到广泛关注,碳基负极材料的优点主要有(1)比容量高(372mAhg-1)(2)对锂电位低(1VvsLi+/Li),(3)库伦效率高(4)循环稳定性好.近些年随着研究的深入,发现可以通过结构调整和掺杂,使碳材料的理论容量有极大的调高.本课题基于静电纺丝和热处理的方法,制备了一种SnO2掺杂的的双碳结构,探究了不同热处理温度下,该结构的电化学性能.X射线衍射测试结果表明,SnO2成功的掺入了该结构中,SnO2的引入有利于提高材料的电化学容量,热失重测试结果表明,SnO2的掺杂量大约在17％左右.电化学性能测试表明,该结构相较于石墨负极材料,电化学性能有极大的提高,100mAg-1电流密度下,大约在600-1000mAhg-1,其中,其中650°C下碳化的样品,容量最高,60次循环过后,容量仍稳定有1000mAhg-1,这可能是由于随着碳化温度升高,N元素的搀杂量逐渐降低,而N元素的引入有利于材料的导电性,交流阻抗测试也从侧面证明了这一点.同时还对650°C下碳化的样品进行了长循环测试,在1000mAg-1的大电流密度下,500次循环过后,比容量仍稳定在550mAhg-1,该结果远远高于大多数文献报道.

摘要： 本发明的目的在于提供一种容易进行表面改性处理的纤维状碳纳米结构体。本发明的纤维状碳纳米结构体的温度微分曲线的峰的半峰宽为38°C以上且小于90°C，上述温度微分曲线为通过干燥空气环境下的热重分析得到的热重曲线的一次微分曲线，上述峰的峰顶高度的1/10高度处的高温侧温度为658°C以上。

摘要： 本发明提供一种易于进行表面改性处理的纤维状碳纳米结构体。本发明的纤维状碳纳米结构体通过在干燥空气环境下的热重分析得到的热重曲线的一阶导数曲线的峰的对称性系数为3.70以下。在此，热重曲线的一阶导数曲线能够作为热重曲线的温度导数曲线或热重曲线的时间导数曲线。

摘要： 本发明的碳纳米纤维的制造方法具有对利用气相沉积法制备的未处理碳纳米纤维进行粉碎处理的工序。上述粉碎处理工序使上述粉碎处理后的碳纳米纤维的振实密度成为上述粉碎处理前的振实密度的1.5倍～10倍。本发明的碳纤维复合材料的制造方法具有将碳纳米纤维(40)混合在弹性体(30)中，并利用剪切力将其均匀地分散在该弹性体(30)中，进而得到碳纤维复合材料的工序。

摘要： 本发明提供一种碳纳米纤维无纺布的制备方法、碳纳米纤维无纺布及碳纳米纤维。碳纳米纤维无纺布的制备方法能够制备可制备容量比以往更大的双电层电容器的碳纳米纤维无纺布。所述制备方法包括：不相容性聚合物溶液的制备工序，以包含PAN的相形成非连续相、包含PMMA的相形成连续相的条件制备不相容性聚合物溶液；复合纳米纤维无纺布的制备工序，通过静电纺丝法由不相容性聚合物溶液制备由复合纳米纤维的集合体构成的复合纳米纤维无纺布，该复合纳米纤维在由PMMA构成的纳米纤维外壳的内部沿着纳米纤维外壳的长度方向延伸排列有多个由PAN构成的纳米纤维芯；碳纳米纤维无纺布的制备工序，实施用于碳化PAN的热处理，从而在热分解PMMA的同时使PAN碳化。

摘要： 本发明是一种碳纳米纤维形成用构造体，其具备：包含氧离子传导性氧化物的基材、以及设置于基材的一面侧的金属催化剂。

摘要： 本发明的碳纤维复合材料(50)的制备方法包括第一步骤和第二步骤。第一步骤对利用气相生长法制备的第一碳纳米纤维进行氧化处理从而获得表面被氧化了的第二碳纳米纤维(40)。第二步骤将所述第二碳纳米纤维(40)混合于弹性体(30)中，并利用剪切力均匀地分散于该弹性体(30)中，从而获得碳纤维复合材料(50)。在第一步骤中获得的第二碳纳米纤维(40)的利用X射线光电子光谱法(XPS)测定的表面氧浓度为2.6atm％～4.6atm％。

摘要： 本发明的碳纳米纤维的制造方法具有对利用气相沉积法制备的未处理碳纳米纤维进行粉碎处理的工序。上述粉碎处理工序使上述粉碎处理后的碳纳米纤维的振实密度成为上述粉碎处理前的振实密度的1.5倍～10倍。本发明的碳纤维复合材料的制造方法具有将碳纳米纤维(40)混合在弹性体(30)中，并利用剪切力将其均匀地分散在该弹性体(30)中，进而得到碳纤维复合材料的工序。

摘要： 本发明提供一种碳纳米纤维无纺布的制备方法、碳纳米纤维无纺布及碳纳米纤维。碳纳米纤维无纺布的制备方法能够制备可制备容量比以往更大的双电层电容器的碳纳米纤维无纺布。所述制备方法包括：不相容性聚合物溶液的制备工序，以包含PAN的相形成非连续相、包含PMMA的相形成连续相的条件制备不相容性聚合物溶液；复合纳米纤维无纺布的制备工序，通过静电纺丝法由不相容性聚合物溶液制备由复合纳米纤维的集合体构成的复合纳米纤维无纺布，该复合纳米纤维在由PMMA构成的纳米纤维外壳的内部沿着纳米纤维外壳的长度方向延伸排列有多个由PAN构成的纳米纤维芯；碳纳米纤维无纺布的制备工序，实施用于碳化PAN的热处理，从而在热分解PMMA的同时使PAN碳化。

摘要： 本发明是一种碳纳米纤维形成用构造体，其具备：包含氧离子传导性氧化物的基材、以及设置于基材的一面侧的金属催化剂。

摘要： 本发明涉及碳纳米纤维，更具体而言，本发明涉及一种制备具有高比表面积的含有金属氧化物的多孔碳纳米纤维的方法，所述方法通过使用能够制备纳米级纤维的电纺丝法来改变碳纤维制备过程中的纺丝溶液的组成来进行，并且本发明涉及通过该方法制备的含有金属氧化物的多孔碳纳米纤维，还涉及包含它的碳纳米纤维产品。