活性碳纳米纤维基复合过滤材料的制备及其空气过滤性能表征

以苯酚和甲醛为原料合成热固性酚醛树脂,使用六针头静电纺丝设备在最佳纺丝参数条件下纺制均匀的酚醛纳米纤维电纺膜,经碳化、活化处理后获得酚醛基活性碳纳米纤维膜.测试结果表明:在1000℃下碳化处理2h,再在800℃下使用KOH为活化剂活化处理90 min,可得到比表面积为1673 m2/g的酚醛基活性碳纳米纤维膜.该膜以微孔为主,平均孔径为2.02 nm,总孔容为0.832 cm3/g,产率为37.9％.所制聚酰亚胺(PI)电纺膜/酚醛基活性碳纳米纤维膜/玻璃纤维针刺毡复合材料的过滤效率大多为99.5％ ～ 99.9％,过滤阻力为117～176 Pa,满足国标对高温气体过滤材料的要求,具有过滤高温气体的潜能,能在有效过滤PM2.5颗粒的同时吸附有害气体.     

聚丙烯腈基活性中空碳纳米纤维制备及其性能

为制备具有较高孔隙率的聚丙烯腈(PAN)活性中空碳纳米纤维(AHCNF),以自行制备的PAN为原料,经同轴静电纺丝、预氧化、炭化、活化后制备得到AHCNF,借助X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、比表面积测试仪研究了致孔剂对其形态与孔结构的影响。结果表明:制备的PAN共聚物环化温度较低,环化放热较缓和,有利于预氧化的进行;炭化过程将PAN表面的碳氧单键转化为碳氧双键,而活化过程将碳氧双键进一步转化为酯基;添加致孔剂和未添加致孔剂得到的PAN活性中空碳纳米纤维横截面呈明显的中空结构,纤维壁较为致密;添加致孔剂后,活性中空碳纳米纤维的总比表面积从55.719 m²/g增加到532.639 m²/g,孔容从0.070 cm³/g增加到0.312 cm³/g,介孔平均孔径从3.408 nm增加到4.309 nm,收率从27.14%降低到9.44%。     

炭化温度对酚醛基活性炭纤维吸附性的影响

酚醛纤维经过炭化和氢氧化钾活化两个步骤制得酚醛基活性炭纤维(PACF),通过改变炭化温度,分析不同炭化温度下制得的PACF比表面积和孔道结构分布,并探究孔道结构与CO_2吸附性能之间的关系。结果表明:当炭化温度为700℃时,酚醛基活性炭纤维的比表面积达到最大值1372.26m~2/g,此时总孔容量也达到最大值0.559cm~3/g,CO_2吸附量可以高达120.5855mg/g。     

溶剂对聚酰亚胺基碳纤维形貌的影响

分别以DMF、DMAc、NMP为溶剂合成了一定固体含量的酮酐型聚酰胺酸(PAA)溶液,经高压静电纺丝得到PAA纳米纤维,热亚胺化之后得到聚酰亚胺(PI)纳米纤维,再经过从600℃到1000℃的高温热处理制得PI基碳纤维,炭化后产率小于42%。用扫描电境(SEM)表征了PI纳米纤维和PI基碳纤维的形貌。用XRD表征了PI基碳纤维的晶相结构。分析表明以DMF为溶剂合成的PAA溶液经过静电纺丝、热处理之后的直径在300~500 nm之间,炭化后纤维间的粘连、弯曲现象最为严重。而溶剂对PI基碳纤维的晶相结构影响微小。     

高中空生物质活性碳纤维制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

为提高活性碳纤维对有色废水的吸附效率,以牛角瓜纤维为前驱体,采用磷酸活化、高温炭化工艺制备了具有高中空结构的活性碳纤维。采用扫描电镜/能谱仪、红外光谱仪等表征其微观形貌及化学结构,分析了所制备活性碳纤维对水溶液中亚甲基蓝的吸附性能与吸附机制。结果表明:牛角瓜活性碳纤维的平均中空度大于92%,具有粗糙表面和发达介孔结构,比表面积和平均孔径分别为1 244.812 m ²/g和3.744 nm;活性碳纤维表面富含O、P元素,构成了活性表面;亚甲基蓝溶液(100 mg/L)的饱和吸附量为198.840 mg/g,该吸附满足准二级动力学方程,同时符合Freundlich模型,以多层吸附为主。     

多孔木素/醋酸纤维素基微纳米碳纤维的制备及功能化应用

采用静电纺丝的方法,通过调整木素与醋酸纤维素的质量比来制备具有多孔结构的前驱体纤维,然后经预氧化和碳化得到具有不同孔隙结构的木素/醋酸纤维素基微纳米碳纤维,并对制备所得的碳纤维进行傅里叶变换红外光谱、热重分析、场发射扫描电子显微镜、氮气吸附脱附以及亚甲基蓝吸附等表征。结果表明,木素与醋酸纤维素纺丝混合性良好,混纺之后前驱体纤维热稳定性与玻璃化转变温度均优于醋酸纤维素;当醋酸纤维素与木素质量比为8:2时,制备的多孔微纳米碳纤维直径较细,孔洞分布均匀,比表面积最大为173.42 m~2/g,水接触角最大为129.3°,亚甲基蓝吸附量最优,吸附量达到49.30 mg/g,且循环使用7次之后其亚甲基蓝吸附量仍能达到初次使用的95%以上。     

吸附-过滤双功能复合微纳纤维的制备及性能研究

通过静电纺丝技术在活性碳纤维表面形成一层纳米孔道结构膜,制备具有吸附和过滤双功能的复合微纳纤维。测试结果表明:该纤维不仅具有活性碳纤维强的吸附能力,对常见挥发性有机污染物的吸附饱和量最高可达295.5mg/g;且静电纺丝所形成的纳米孔道结构能够有效过滤大气细颗粒物,可完全过滤0.5~10μm的颗粒物。此外,测试结果还表明,该复合微纳纤维还具有较好的透气和透湿性。并考察了静电纺丝时间对复合微纳纤维透气和透湿性的影响。     

静电纺聚丙烯腈/线性酚醛树脂碳纳米纤维电极的制备及其性能

为研究炭化温度对碳纳米纤维电极性能的影响,采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈/线性酚醛树脂(PAN/PF)纳米纤维,然后经不同温度炭化处理得到不同结构与性能的碳纳米纤维,并制备成电极材料。对碳纳米纤维的表面形貌、比表面积、孔结构、石墨化程度和元素含量,以及碳纳米纤维电极的电化学性能进行测试与表征。结果表明:PAN/PF碳纳米纤维具有高的比表面积、分级多孔结构、良好的纤维连通以及优异的石墨化程度;当炭化温度为1 000 ℃时,碳纳米纤维的比表面积达到1 468 m²/g,总孔体积为0.89 cm³/g,相应电极的比电容达到395 F/g;当炭化温度为1 200 ℃时,碳纳米纤维的导电性能最佳,电导率为8.23 S/cm,其制备的电极材料具有最高的比电容保持率,为63%。     

静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器的制备及其在重金属检测中的应用进展

化学传感器特别是光化学传感器已经被广泛研究,并应用于检测目标物如食品中的重金属。静电纺丝纳米纤维膜由于具有高比表面积、高孔隙率、可控性良好和易功能化等特点,可以被用来固定传感器以提高其灵敏度。本文主要综述静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器的制备及其在重金属离子检测中的应用进展。首先,简单介绍光化学传感器及静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器,随后根据其制备方法的差异分为高分子聚合物化学修饰法、高分子聚合物物理共混法、纳米纤维化学修饰方法和纳米纤维物理吸附方法4类,并分别综述其制备得到的静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器应用于重金属检测的进展,这4类方法各有优势,都具有较好的应用前景。本文将为静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器用于目标物的检测提供指导。     

复合静电纺超细聚丙烯腈纳米纤维的制备

为获得比常规静电纺丝纤维直径更细的聚丙烯腈（PAN）纳米纤维,采用复合静电纺丝方法制备了聚丙烯腈/醋酸丁酸纤维素（PAN/CAB）复合纳米纤维,再溶解掉复合纳米纤维中的CAB组分,得到超细PAN纳米纤维并对其进行氨基化改性后用于吸附直接红23（DR23）染料。研究了PAN和CAB的混合比例、纺丝溶液质量分数和纺丝液挤出速度3个因素对所得ＰＡＮ 纳米纤维直径的影响,并比较了常规静电纺和复合静电纺制备出的PAN纳米纤维改性后的染料吸附量。实验结果表明：该方法制得的PAN纳米纤维的平均直径在50~80 nm范围内,其中当PAN和CAB的质量比为15:85、纺丝溶液质量分数为15%、纺丝液挤出速度为1.5 mL/h、纺丝电压为10 kV、接收距离为20 cm时,得到的PAN纳米纤维的平均直径为50 nm;改性后纳米纤维对DR 23的平衡吸附量达833mg/g。     

基于ZnCo2O4的多孔碳纳米纤维制备及其储能性能

针对锂硫电池循环过程中容量衰减快的问题,采用水热法制备ZnCo₂O₄纳米颗粒,然后与聚丙烯腈(PAN)混合,通过静电纺丝法制备复合纳米纤维并进行炭化处理得到复合多孔碳纳米纤维。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、比表面积测试仪表征复合多孔碳纳米纤维的微观结构和物化性能,优化得到最佳制备工艺;并将其作为正极硫载体测试电化学性能。结果表明:基于ZnCo₂O₄制备的复合多孔碳纳米纤维存在大量孔孔相连的通道,比表面积高达210.85 m²/g;组装成的锂硫电池具有典型的充放电平台以及明显的氧化还原峰,其初始放电比容量为759.2 mA·h/g,50圈充放电循环后,仍具有74.0%的可逆比容量,相比于不掺杂ZnCo₂O₄的静电纺丝碳纳米纤维具有更高的比容量,更好的倍率性能。     

废旧织物制备活性炭对亚甲基蓝的吸附动力学

为研究以废旧织物为原料制备活性炭对亚甲基蓝的吸附性能及其吸附机制,以日常生活中废旧棉织物、黄麻织物和棉/亚麻混纺织物为原料,通过氮气将水蒸气送入高温管式炉进行活化制备活性炭材料,工艺条件为：活化温度７50 ℃,活化时间50 min,水蒸气载体流速240 L/h。通过分析活性炭的氮气吸附等温线,并利用BET 法计算活性炭的比表面积,用BJH 方程表征了活性炭的孔结构,同时重点考察了3 种活性炭样品对亚甲基蓝的吸附动力学。结果表明,棉、黄麻和棉/亚麻混纺3 种原料活性炭样品的比表面积分别为703.05、719.93、648.25 m²/g,亚甲基蓝饱和吸附量分别为341.49、267.13和242.68mg/g,而且3 种活性炭样品均更符合准二级动力学方程。     

免烧粉煤灰陶粒的制备及在造纸废水处理中的应用

通过正交实验法,研究了激发剂（生石灰与石膏按１∶１混合）、轻质材料、有机高分子成孔剂等因素和工艺条件对制备免烧粉煤灰陶粒比表面积等性能的影响,确定了最佳原料配比和制备工艺。实验结果表明,制备免烧粉煤灰陶粒的最佳原料配比为：粉煤灰71%,水泥10%,激发剂为10%,轻质材料7%,有机高分子成孔剂2%;最佳制备时间为8 h。自制免烧粉煤灰陶粒的性能指标为：比表面积12.94 m²/g,堆积密度0.71 g/cm³,吸水率19.5%,筒压强度4.01 MPa。采用自制免烧粉煤灰陶粒与活性炭颗粒在曝气生物滤池中的对比实验发现,自制免烧粉煤灰陶粒的生物性能与活性炭颗粒相近,但成本仅为活性炭颗粒的1/7,将自制免烧粉煤灰陶粒用于山东华泰纸业股份公司的废水处理,每年可节约费用150万元。     

负载金属改性活性碳纤维材料制备及吸碘性能

以活性碳纤维（ACF）为原料,采用浸渍法制备了负载金属银的改性活性碳纤维（Ag-ACF）,并通过测定吸附材料在77 K的氮气吸附等温线对改性前后材料的比表面积和孔结构进行了表征.研究并比较了活性碳纤维在负载金属银后对碘的吸附性能,结果表明,在活性碳纤维上负载适量的金属银,可以显著地提高活性碳纤维对碘的吸附容量,原因是由于金属银对活性碳纤维比表面积和表面化学性质的修饰,并提高了活性碳纤维对碘的吸附势.     

MnO2纳米片功能化修饰的氮掺杂碳纤维电化学性能研究

以细菌纤维素(BC)为模板原位生长聚吡咯,再将其高温碳化以得到高导电性能的氮掺杂碳纤维(NCF),通过水热反应将MnO₂纳米片修饰到NCF表面,形成核壳结构的MnO₂纳米片包裹氮掺杂碳纤维(NCF/MnO),并对其进行理化分析。结果表明,相对₂于纯δ-MnO₂,NCF/MnO₂具有更优异的电化学性能,在1 A/g的电流密度下,其比电容达到193.2 F/g;在10 A/g的电流密度下进行10000次恒流充放电后,其比电容保持率为107%,具有优异的循环稳定性;NCF的引入能极大提高MnO₂电化学性能,为MnO₂电极材料的发展提供理论依据。     

碳基复合纳米纤维的制备与表征及其电容性

以DMF为溶剂,利用静电纺丝法制备了PAN/Co(OAc)2/CNTs复合纳米纤维,并通过高温碳化及活化的方法得到多孔碳基复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪（XRD）、ASAP 2020及Solartron 1470分别研究了纤维的表面形貌、碳基复合纳米纤维的物相、比表面积和材料的电化学性能。研究结果表明：多孔碳材料为C/Co/CNTs复合纳米纤维;前驱体复合纳米纤维表面较为光滑,高温处理处部分纤维出现断裂;碳基复合纳米纤维的比表面积和孔体积分别为771m2/g和0.347cm3/g;在电流密度为1.0A/g时复合纳米纤维的比容量可达210F/g,电流为0.5mA时能量密度为3.1Wh/Kg,电流为5 mA时功率密度为2337W/Kg     

Improvement of SO2 adsorption capacity of fiber web surface produced from continous graphene oxide fiber

Sulphur dioxide (SO₂) is an important atmospheric pollutant, and capture of SO₂ is of great importance for the environment, human health and market. Carbon based materials, especially activated carbon, are mostly used for adsorption purposes. However, there is a notable lack on adsorption of SO₂ on graphene oxide (GO) fibers and fiber web surface. In this study, the effect of addition of activated carbon, pH of GO dispersions, hydrazine reduction and oxygen/argon plasma treatment on SO₂ adsorption of GO fiber web surface were evaluated. It was seen that GO fiber web surface with activated carbon provides high SO₂ adsorption (896 mg SO₂/g) which is very higher than many of carbon based materials presented in the literatures. Single coagulation bath increases surface roughness of fiber and provides higher functional group than three coagulation baths leading to higher SO₂ adsorption capacity.     

活性炭纤维形态对吸附性能的影响

比表面积和孔结构是影响活性炭纤维吸附性能的重要因素。选用相同的活化工艺,制备相似孔结构和比表面积的活性炭毡和活性炭布,讨论在比表面积相近的情况下,活性炭纤维的形态和厚度对吸附性能的影响。结果表明:在一定条件下,活性炭毡的吸附性能略优于活性炭布,活性炭纤维的吸附能力并不随着活性炭织物厚度的增加而线性增强。