碳纖維表面涂層原位生長及產(chǎn)物性能表征研究.pdf

1、碳纖維由于其優(yōu)異的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和廣泛用途受到了大量的關(guān)注，現(xiàn)在，越來越多的人們開始關(guān)注它的表面處理和改性研究。本文，我們提出了一種新型“電化學(xué)”方法，對傳統(tǒng)電化學(xué)方法進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，詳細(xì)研究了實(shí)驗(yàn)過程中的參數(shù)變化對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的系列影響。該工藝裝置中，仍沿用傳統(tǒng)的電化學(xué)方法中的極板和電解液，創(chuàng)新之處在于我們將碳纖維連接在兩個極板之間，在反應(yīng)進(jìn)行過程中充當(dāng)加熱源，同時也作為涂層原位生長的基體。而電解液除了提供反應(yīng)源以外也充當(dāng)了冷卻介

2、質(zhì)，同時隔絕空氣，防止碳纖維高溫氧化。本文的研究內(nèi)容主要包括以下三點(diǎn):
　　(1)通過新型“電化學(xué)”裝置在碳纖維表面原位長出具有納米片層結(jié)構(gòu)的銳鈦礦TiO2。本文結(jié)合生成物的SEM照片和Raman結(jié)果，進(jìn)一步深入探索了工藝參數(shù)（反應(yīng)時間，電壓大小和電解液種類）對生成物形貌和結(jié)晶形態(tài)的影響，實(shí)現(xiàn)了工藝條件的優(yōu)化。研究結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)延長反應(yīng)時間、提高電壓大小、增加電解液濃度有利于促進(jìn)結(jié)晶和片狀結(jié)構(gòu)TiO2的生成。

3、　　(2)通過新型“電化學(xué)”裝置在碳纖維表面原位長出無定形的SiO2納米線。利用該反應(yīng)裝置，在10s的反應(yīng)時間內(nèi)即可在碳纖維表面原位生成長度約為5-10μm，直徑不超過100 nm的均勻納米線。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探索了工藝參數(shù)（電流強(qiáng)度、反應(yīng)時間、電解液濃度和預(yù)處理亞鐵離子的加入）對生成物狀態(tài)的影響，實(shí)現(xiàn)了工藝條件的優(yōu)化。此外，用該方法制得的無定形SiO2納米線具有較強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)光性能，在260 nm的激發(fā)波長下，在403 nm和465 nm處具

4、有較強(qiáng)的藍(lán)光發(fā)光特性。
　　(3)結(jié)合SiO2納米線隨反應(yīng)參數(shù)的變化與實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特設(shè)計，提出碳纖維表面SiO2納米線原位生長的機(jī)理。當(dāng)在裝置兩端加以合適電壓時，碳纖維迅速升溫，從里到外形成負(fù)溫度場。在這個溫度場中，碳纖維處于白熾化，周圍電解液處于室溫環(huán)境，因此將形成巨大的負(fù)溫度梯度。當(dāng)條件合適時，裂解的SiO2將以一維形態(tài)生長。
　　顯然，該方法具有低溫?zé)o毒，操作簡單，成本低和實(shí)驗(yàn)周期短等優(yōu)勢。該方法在化合物涂層生長方面具有廣