使用两个稳定温度和固定过程对制备碳纳米纤维的效果

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 聚合物化学 聚合物化学

背景情况:

• 碳纳米纤维 (CNF) 是通过热处理从电聚烯 (PAN) 纳米纤维合成的.
• 在热处理,特别是稳定和碳化过程中保持纤维结构是一个重大挑战.
• 在整个转化过程中,CNF的特性高度依赖于前体材料的结构完整性.

研究的目的:

• 研究两种不同的稳定温度 (275°C和300°C) 对PAN纳米纤维转化为CNF的影响.
• 评估热处理期间电板固定对保存纤维形态的效果.
• 确定在热处理过程中防止电板收缩和折叠的方法.

主要方法:

• 聚烯酸 (PAN) 的电制成纳米纤维.
• 热处理包括在275°C和300°C的氧化稳定,然后在800°C的碳化.
• 使用富里埃变换红外光谱法 (FTIR),拉曼光谱法和扫描电子显微镜 (SEM) 进行了表征.
• 在热处理过程中对结构完整性进行评估,包括在热处理过程中固定板或不固定板.

主要成果:

• 在300°C的稳定证明了更高的效率在转换PAN纳米纤维到CNFs,如FTIR所示.
• 拉曼光谱显示,在300°C稳定,然后在800°C碳化,导致R值 (ID/IG比) 较低,这意味着石墨晶体的排序增加.
• SEM分析证实,板材固定成功地保持了没有收缩的统一纤维结构,而未固定的样品在碳化后表现出变形和纤维完整性的损失.

结论:

• 300°C的稳定温度更有效地将PAN转换为CNF,从而促进更好的结构秩序.
• 在热处理过程中固定电板对于保持所需的纤维形态和防止结构缺陷至关重要.
• 这些发现为优化从PAN中生产高质量,结构完整的碳纳米纤维提供了关键的见解.