应用静电纺丝技术的电催化剂及载体材料制备研究进展

与机械拉伸等传统的纤维制备方法相比,静电纺丝技术具有操作便利、成本低、生产效率高等优点,是一种更简单、经济的纤维成型技术,被广泛应用于燃料电池、金属-空气电池、水电解装置等领域的电催化过程中。本文首先介绍了静电纺丝的工作原理、工艺影响因素及电纺技术的发展现状;之后主要介绍了静电纺丝在制备催化剂及催化载体材料上的研究进展,包括：①在碱性的电化学反应中,通过静电纺丝制备的过渡金属氧化物及金属-碳复合纤维显示出优异的电催化性能和可观的经济效益;②在水分解反应中,电纺Ir基催化剂具有均匀的一维纳米结构、极高的比表面积和良好的分散性,表现出了优异的催化活性;③在酸性的氧还原和析氧反应中,电纺氧化锡锑（ATO）载体具有优异的导电性,不仅可为催化剂提供良好的电子转移结构及催化活性位点,还能起到一定的结构保护作用,提高了催化活性和稳定性。本文总结了以静电纺丝方法制备催化剂或催化载体材料的优缺点,并发现电纺一维纳米催化剂具有出色的纤维形貌、理想的比表面积及较低的传质阻力,可有效弥补传统金属催化剂颗粒易团聚、活性低等缺点。最后,为进一步提高电纺催化剂的析氧催化性能以及实现电纺纤维排列结构的可控性,对静电纺丝技术的发展提出了几点建议和展望。     

静电纺丝法制备碳纳米纤维及其应用

碳纳米纤维由于因其比表面积大、导电和导热性好,被广泛用于催化剂载体、吸附和储能材料。静电纺丝是制备一维纳米纤维直接、有效的方法,在介绍静电纺丝的基本原理和工艺影响因素的基础上,综述了电纺碳纳米纤维的特性及其应用。     

电纺纳米纤维的研究及应用

静电纺丝(电纺)技术是一种制备直径为数10 nm到数100nm纳米纤维的有效方法.本文介绍了静电纺丝中原料聚合物的类型、纺丝条件和纺丝技术等方面的研究成果,电纺纳米纤维和产品的特性及其应用.     

静电纺丝技术制备催化剂的研究进展

综述了静电纺丝技术制备纳米纤维的3种方法——同轴电纺法、溶胶转化法和功能复合法,分析了3种制备催化剂方法的优缺点,并对静电纺丝技术未来的发展方向进行了展望。     

电纺法制备纳米纤维及其应用研究

静电纺丝(电纺)技术是一种制备直径为数10 nm到数μm纳米纤维的有效方法,介绍了电纺的工作机理,对电纺条件影响纤维形态和纳米纤维应用进行了综述。最后对纳米纤维应用发展方向进行了展望。     

电纺温敏纳米纤维及其生物医学应用研究进展

近年来,随着纳米技术的发展,刺激响应性纳米纤维在药物控释、生物支架等生物医学方面的应用受到广泛关注。本文针对静电纺温敏纳米纤维(electrospun thermo-responsive nanofibers,ETRN)的制备方法和生物医学应用,对静电纺丝领域常用的温敏性高分子进行详细分类,选取具有代表性的聚N-异丙基丙烯酰胺和聚N-乙烯基己内酰胺,详细综述了基于静电纺丝技术制备温敏纳米纤维的化学改性及物理共混方法,对比以上两种方法的优缺点,并探讨温敏纳米纤维在药物控释、伤口敷料、生物触发器及细胞支架等领域的具体应用,点明静电纺温敏纳米纤维在发展过程中存在的问题,提出进一步提高其性能的解决方案,对其在智能催化、温控过滤等领域的应用前景进行展望。     

聚合物电纺纤维的研究进展

静电纺丝(简称电纺)技术是一种制备聚合物纳米纤维的新方法,它可制备出直径为纳米级的超细纤维,最小直径可至1 nm。电纺法制备聚合物纳米纤维具有设备简单、操作容易、成本低廉以及高效等优点,它是目前能直接连续制备聚合物纳米纤维的有效方法。本文介绍了电纺过程、原理及影响纤维性能的主要因素,综述了电纺技术在生物医学材料,复合增强纤维,无机纳米纤维等方面的应用进展,最后对电纺技术在制备聚合物纳米纤维方面的发展前景作出了展望。     

竹茹丝炭负载钌催化剂光催化氨硼烷水解产氢研究

为了制备高效、低成本的氨硼烷制氢催化剂，以竹茹丝为原料，采用直接煅烧法得到竹茹丝炭材料(BSC)，再以BSC为载体通过浸渍-还原法将金属Ru负载到载体表面，制备出层状结构的Ru/BSC催化剂。通过各种表征方法对催化剂的结构组成和形貌进行了分析并探究了光与非光、金属负载量、催化剂用量、氨硼烷浓度、温度等条件对氨硼烷水解产氢的影响。结果表明，Ru与BSC之间存在金属-载体相互作用，1.0%Ru/BSC催化剂在可见光照射下催化氨硼烷水解产氢性能明显优于非光条件，氨硼烷水解产氢速率与Ru/BSC催化剂用量成正比，与氨硼烷浓度无关。计算得到1.0%Ru/BSC在298 K时光催化反应的转化频率(TOF)为446.4 min^-1、活化能为64.0 kJ/mol。因此，该研究为制备高效且低成本的催化剂提供了新的思路。     

专利文摘

一种间位芳纶纳米蛛网纤维膜的制备方法 本发明公开了一种间位芳纶纳米蛛网纤维膜的制备方法。所述的制备方法为：将间位芳纶溶解于卤盐和有机溶剂混合,配制成的离子液体溶剂体系中,得到间位芳纶电纺原料;将上述间位芳纶电纺原料加入到静电纺丝装置中进行静电纺丝,制得间位芳纶纳米蛛网纤维膜。本发明制备方法过程简单,制得的间位芳纶纳米蛛网纤维膜与普通静电纺纤维膜纤维相比,     

静电纺丝技术发展简史及应用

静电纺丝现已成为一种重要的纳米纤维成形技术,制备的纳米纤维也得到了广泛应用。介绍了静电纺丝技术的基本原理及发展历程,以及采用静电纺丝技术制备的纳米纤维品种、纳米纤维的应用领域等。采用静电纺丝技术可以制备各种不同结构和形态的纳米纤维,如有机纳米纤维、有机/无机杂化复合纳米纤维、无机纳米纤维、碳纳米纤维等;通过静电纺丝制备的纳米纤维因具有特殊结构和优异性能,在过滤材料、能源材料、生物医用材料、传感器和光催化等领域得到广泛应用。今后在完善实验室技术的基础上,应加强静电纺丝技术的产业化研究。     

静电纺丝法制备高活性多孔Ni/SiO2甲烷化催化剂

以三嵌段共聚物P123为模板剂，采用静电纺丝法制备了多孔Ni/SiO₂催化剂，考察其在CO甲烷化中的催化性能。采用N₂物理吸脱附测试、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、H₂-程序升温还原（H₂-TPR）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析（TGA）对催化剂的结构性质进行表征。结果表明，静电纺丝法制备的多孔Ni/SiO₂催化剂活性组分Ni在SiO₂载体纤维上高度分散，比表面积大，Ni颗粒尺寸小，金属与载体相互作用强，在CO甲烷化反应中表现出优异的催化活性和稳定性。在温度450℃，压力0.1 MPa，质量空速15000 ml/（g·h）条件下，多孔Ni/SiO₂催化剂CO转化率最高可达96.4%，CH₄选择性可达86.4%。此方法为工业上制备高催化活性且无须二次成型的甲烷化催化剂提供了新思路。     

氨硼烷分解制氢及其再生的研究进展

氨硼烷具有储氢密度高（152.9g/L）、放氢条件温和、无毒以及常温下为稳定的固体而易于储运等特点而成为最有前景的储氢材料之一。本文综述了近年来氨硼烷在不同催化剂作用下,通过热解、醇解和水解这3种方式制氢以及分解后的副产物循环再生氨硼烷的研究进展。分析讨论了氨硼烷的热解制氢研究主要集中在降低温度和抑制气态副产物的生成这两方面,而水解或醇解制氢的研究热点是二元或三元非贵金属纳米核壳或负载型催化剂。与氨硼烷的热解相比,水解或醇解由于条件温和、制氢速度快而更具实用性。指出氨硼烷作为储氢材料最大的挑战是其再生问题,氨硼烷分解脱氢后的副产物不能直接氢化而再生氨硼烷,需要通过一系列反应来进行间接的离线再生,因此氨硼烷的再生将是今后的重点研究方向。     

Electrospun CdS–TiO2 doped carbon nanofibers for visible-light-induced photocatalytic hydrolysis of ammonia borane

CdS/TiO₂ NPs-decorated carbon nanofibers were introduced as a novel photocatalyst working under visible light radiation for the effective hydrolytic dehydrogenation of ammonia borane. Calcination of electrospun nanofiber mats composed of titanium tetraisopropoxide, poly (vinyl pyrrolidone) (PVP), and cadmium acetate dihydrate with a few drops of ammonium sulfide in argon atmosphere at 850 °C led to the production of CdS–TiO₂ decorated carbon nanofibers. As-synthesized nanocomposite exhibited a strong photocatalytic activity for catalytic hydrolysis of ammonia–borane. The favorable electrons-transfer properties, better dispersion, high surface area, and adsorption property are the main features of nanocomposites that exhibit high catalytic efficiency.     

离心静电纺丝法制备聚醚酮酮纳米纤维

用离心静电纺丝方法,将国产化的高性能工程塑料聚醚酮酮(PEKK)制备成PEKK纳米纤维。对PEKK离心静电纺丝的可纺性、纺丝规律以及最终纤维的性能进行了研究。结果显示,离心静电纺丝能很好解决溶液浓度高、溶剂挥发困难的问题,PEKK的离心静电纺丝可纺性很好,溶液浓度的控制对于纤维形貌和直径影响明显,纺丝纤维的热性能比原材料有所降低。该研究为PEKK纳米纤维的制备开辟了新方向。     

氨硼烷水解制氢研究进展

氢能是替代传统化石能源的重要清洁能源,然而实现氢能的高质量密度储存与温和条件下快速释放仍是一大瓶颈。氨硼烷储氢密度高达19.6%（质量）,在室温下水解即可制得氢气,是最有发展前景的储氢材料之一。然而氨硼烷在水中放氢速度缓慢,因此开发加速其水解过程的催化剂至关重要。对氨硼烷的水解催化剂的研究主要集中在金属单质、金属化合物与光催化剂三类材料。本文从实践方面,介绍了氨硼烷水解制氢的研究方法,从理论方面,通过介绍催化剂的发展,综述了氨硼烷水解反应的步骤与机理。通过对产氢过程的深入描述,介绍了对氨硼烷水解制氢反应正面调控的方法,并依据已有的研究提出了未来该类催化剂的设计策略。     

电催化分解氨制氢研究进展

氢能作为一种理想的能源载体之一，近些年来受制于储存和运输的难题并未大规模发展。但随着电催化技术的成熟，在温和条件下，通过电催化分解含氢介质的制氢路线或将具备规模化开发清洁能源的潜力。氨(NH₃)具有高储氢密度(17.6%，质量分数)、运输便利、无碳等优点，被认为是合适的储氢介质之一。电催化分解氨的过程主要包括析氢反应(hydrogen evolution reaction， HER)和氨氧化反应(ammonia oxidation reaction， AOR)。重点综述了阳极电催化分解氨的反应机理及AOR催化剂的研究现状，对氨氧化技术的发展和应用进行了总结和展望，可为开发具有更高活性、稳定性的AOR催化剂和“以氨制储氢”的发展路线提供思路和指导。     

静电纺特殊形貌纳米纤维的应用研究进展

特殊形貌的纳米纤维可以通过控制静电纺丝过程工艺及参数条件来制备。特殊形貌的纳米纤维具有比普通纳米纤维更大的比表面积和更高的孔隙率，以及掺杂各类有机/无机材料后赋予纤维的多功能性，使其应用研究已经深入能源环境、催化过滤、生物工程、食品安全等诸多领域，成为纳米材料研究的热点领域之一。但特殊形貌纳米纤维存在研究体系不完善、量产化难度高、重现性差等问题。本文通过对多种特殊形貌纳米纤维的成形机理进行阐述，介绍了特殊形貌纳米纤维独特的形貌结构与性能优势，对其在粒子透过、粒子拦截与传输等领域的应用研究进行了概述。此外，本文对特殊形貌的纳米纤维从研究制备到应用过程中面临的局限性进行了讨论，提出建立完善的特殊形貌纳米纤维研究体系，针对应用领域开发功能性特殊形貌纳米纤维膜，从环保性、稳定性角度出发，推进特殊形貌纳米纤维的产业化发展进程。     

Electrospinning of solvent‐resistant nanofibers based on poly(acrylonitrile‐co‐glycidyl methacrylate)

This article reports on the preparation of novel solvent‐resistant nanofibers by electrospinning of poly(acrylonitrile‐co‐glycidyl methacrylate) (PANGMA) and subsequent chemical crosslinking. PANGMA nanofibers with diameters ranging from 200 to 600 nm were generated by electrospinning different solutions of PANGMA dissolved in N,N‐dimethylformamide. Different additives were added to reduce the fiber diameter and improve the morphology of the nanofibers. The as‐spun PANGMA nanofibers were crosslinked with 27 wt % aqueous ammonia solution at 50°C for 3 h to gain the solvent resistance. Swelling tests indicated that the crosslinked nanofibers swelled in several solvents but were not dissolved. The weight loss of all the crosslinked nanofibrous mats immersed in solvents for more than 72 h was very low. The characterization by electron microscopy revealed that the nanofibrous mats maintained their structure. This was also confirmed by the results of the pore size measurements. These novel nanofibers are considered to have a great potential as supports for the immobilization of homogeneous catalysts and enzymes. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

Electrospinning of pure polymer-derived SiBCN nanofibers with high yield

In this paper, we have discussed the synthesis of nanoscale silicoboron carbonitride (SiBCN) nanofibers by electrospinning of novel polyborosilazane precursor solutions, which were synthesized from boron trichloride, tris(dichloromethylsilylethyl)borane and hexamethyldisilazane using a one-pot method, followed by pyrolysis at 1000 °C under nitrogen atmosphere. The influence of the processing procedure (solution concentration, feeding rate and spinning voltage) of the electrospum fibers was also investigated. TGA and FT-IR experiments were employed to study the polymer-to-ceramic conversion and SEM was used to characterize the final materials. Combining the precursor derived ceramics route and electrospinning process enables to product SiBCN nanofibers for industrial applications.