蜂窩狀多孔納米碳纖維膜的電紡制備及其超級(jí)電容器應(yīng)用.pdf

1、碳材料作為超級(jí)電容器電極材料具有導(dǎo)電性好、比表面積高、耐熱耐酸堿、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、成本低等優(yōu)點(diǎn)，納米碳材料由于源于其納米尺度的優(yōu)異性能一直備受關(guān)注。本文以聚丙烯腈(PAN)為前驅(qū)體，利用靜電紡絲過(guò)程中發(fā)生的自組裝現(xiàn)象制備了蜂窩狀排列的多孔聚丙烯腈納米纖維膜，通過(guò)高溫碳化獲得了納米碳纖維膜，利用SEM、TGA、FT-IR、Raman等測(cè)試手段研究了PAN多孔纖維膜的制備和碳化工藝；最后利用電化學(xué)工作站研究了蜂窩狀多孔納米碳纖維膜作為超級(jí)電容

2、器電極的電化學(xué)性能。
　　研究發(fā)現(xiàn)聚合物分子量、溶液濃度、環(huán)境溫濕度、電紡參數(shù)(包括電壓、針尖到基底間距、時(shí)間)等對(duì)制備蜂窩狀多孔聚丙烯腈納米纖維膜的自組裝過(guò)程都有影響。SEM測(cè)試結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)上述各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以制備得到形貌較規(guī)整的多孔纖維膜。
　　其次本文研究了預(yù)氧化升溫速率、預(yù)氧化溫度、收集基底以及碳化溫度對(duì)蜂窩狀多孔聚丙烯腈納米纖維膜碳化工藝的影響。預(yù)氧化升溫速率過(guò)快會(huì)引起多孔纖維膜開(kāi)裂。FTIR測(cè)試結(jié)果表明2

3、50℃時(shí)預(yù)氧化程度已經(jīng)比較完全。碳化處理時(shí)，只有自支撐形式的多孔納米纖維膜能夠保持連續(xù)完整的形貌，基底的存在會(huì)使碳化過(guò)程中的產(chǎn)生的應(yīng)力無(wú)法釋放而造成膜嚴(yán)重開(kāi)裂。Raman譜表明隨著碳化溫度的升高，多孔碳纖維膜的石墨化程度也隨之提高。
　　最后利用循環(huán)伏安、恒流充放電和交流阻抗測(cè)試研究了多孔碳纖維納米膜用作超級(jí)電容器電極的電化學(xué)性能。循環(huán)伏安曲線典型的矩形特征表明該電極材料具有良好的可逆性。在不同充放電電流密度下均得到了較高的比電容