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含铁碳纳米纤维的制备与表征

作　者: 任崇斌
导　师: 戴礼兴；王建军
学　校: 苏州大学
专　业: 材料学
关键词: 二茂铁聚丙烯腈聚二茂铁硅烷静电纺丝碳纳米纤维
分类号: TQ342.742
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

中文提要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-18
  1.1 聚丙烯腈  8-11
    1.1.1 高性能碳纤维  8
    1.1.2 活性碳纤维  8-10
    1.1.3 功能性纳米碳材料  10-11
  1.2 聚二茂铁基硅烷  11-13
  1.3 PAN 基功能性碳纤维  13-17
    1.3.1 PAN/CNT 纳米纤维  13-14
    1.3.2 PAN/Cu 纳米纤维  14-15
    1.3.3 PAN/Pd 纳米纤维  15
    1.3.4 PAN/Ag 纳米纤维  15
    1.3.5 PAN/Fe 纳米纤维  15-17
  1.4 课题的依据与意义  17-18
第二章实验部分  18-23
  2.1 原料  18
  2.2 含铁碳纳米纤维的制备  18-20
    2.2.1 静电纺溶液的制备  18-19
    2.2.2 纳米纤维前驱体的制备  19-20
    2.2.3 纳米纤维前驱体的预氧化和炭化  20
  2.3 表征仪器与方法  20-23
    2.3.1 氢-核磁共振谱(~1H-NMR)  20-21
    2.3.2 凝胶色谱(GPC)  21
    2.3.3 红外光谱(FTIR)  21
    2.3.4 光电子能谱(XPS)  21
    2.3.5 热重分析(TG)  21
    2.3.6 冷场发射扫描电镜(SEM)  21
    2.3.7 高分辨透射电镜(TEM)  21-22
    2.3.8 显微共焦拉曼光谱(Raman)  22-23
第三章纳米纤维前驱体的制备与表征  23-30
  3.1 纳米纤维前驱体的制备工艺  23
  3.2 纳米纤维前驱体的SEM 分析  23-26
  3.3 纳米纤维前驱体的FTIR 分析  26-28
  3.4 纳米纤维前驱体的TG 分析  28-29
  3.5 小结  29-30
第四章预氧化纳米纤维的制备与表征  30-38
  4.1 纳米纤维前驱体的预氧化工艺  30-31
  4.2 预氧化纳米纤维的SEM 和TEM 分析  31-34
  4.3 预氧化纳米纤维的FTIR 分析  34-35
  4.4 预氧化纳米纤维的XPS 分析  35-37
  4.5 小结  37-38
第五章炭化纳米纤维的制备与表征  38-44
  5.1 纳米纤维的炭化工艺  38
  5.2 炭化纳米纤维的SEM 和TEM 分析  38-41
  5.3 炭化纳米纤维的Raman 光谱分析  41-42
  5.4 炭化纳米纤维的XPS 分析  42-43
  5.5 小结  43-44
第六章结论  44-45
参考文献  45-53
硕士阶段发表的论文和专利目录  53-54
致谢  54-56

含铁碳纳米纤维的制备与表征

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