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静电纺中空结构碳纳米纤维制备与应用研究进展

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材料科学与工程学报 2024年第1期42卷 166-172页

作者：程亚玲王洪杰王赫阮芳涛徐珍珍安徽工程大学纺织服装学院安徽芜湖241000 安徽省纺织结构复合材料国际联合研究中心安徽工程大学安徽芜湖241000 安徽省纺织工程技术研究中心安徽工程大学安徽芜湖241000

中空结构碳纳米纤维(HCNFs)是多孔碳纳米纤维材料中的一种,展现出较高的比表面积、发达的孔隙结构以及更多的活性位点,在能源存储器件、过滤和吸附材料、催化剂载体等新兴领域应用广泛。本文综述了HCNFs研究开发的新进展,介绍了HCNFs单... 详细信息

中空结构碳纳米纤维(HCNFs)是多孔碳纳米纤维材料中的一种,展现出较高的比表面积、发达的孔隙结构以及更多的活性位点,在能源存储器件、过滤和吸附材料、催化剂载体等新兴领域应用广泛。本文综述了HCNFs研究开发的新进展,介绍了HCNFs单轴静电纺丝法和同轴静电纺丝法两种制备方法。主要介绍了HCNFs的复合与掺杂,改变或提高HCNFs的性能,进而扩展HCNFs应用领域。重点介绍了HCNFs在锂二次电池领域、催化领域、超级电容器领域以及吸附领域的应用现状,并对未来HCNFs的发展方向进行了展望,以期为HCNFs的研发提供参考。

关键词：静电纺中空结构碳纳米纤维低维纳米材料

静电纺丝法制备SnSbCuFeZn高熵合金/碳纳米纤维复合负极材料

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矿冶工程 2024年第4期44卷 61-66页

作者：辛玉潘石聂淑晴缪畅肖围长江大学化学与环境工程学院湖北荆州434023

采用静电纺丝技术,结合煅烧工艺,将SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒均匀地锚定在导电互联的碳纳米纤维中,成功制备了SnSbCuFeZn@CNFs锂离子电池复合负极材料。结果表明,煅烧温度对材料的物相组成和形貌特征有重要影响,且直接影响SnSbCuFeZn... 详细信息

采用静电纺丝技术,结合煅烧工艺,将SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒均匀地锚定在导电互联的碳纳米纤维中,成功制备了SnSbCuFeZn@CNFs锂离子电池复合负极材料。结果表明,煅烧温度对材料的物相组成和形貌特征有重要影响,且直接影响SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒的晶相、尺寸和分布,决定SnSbCuFeZn@CNFs电极的电化学性能。其中SnSbCuFeZn@CNFs-900电极展现出优良综合性能:0.1 A/g时,初始放电比容量达1232.8 mA/g,循环200次后可逆放电比容量保持在786.0 mA/g;1.0 A/g时,循环500次后放电比容量仍有433.8 mA/g;2.0 mV/s扫描速度下,赝电容贡献率高达93.37%。

关键词：静电纺丝法 SnSbCuFeZn高熵合金碳纳米纤维负极材料锂离子电池

基于Ni-Mo双金属氧化物/碳纳米纤维复合材料的电化学传感器测定褪黑素

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分析试验室 2024年第7期43卷 933-938页

作者：司晓晶杨力赫薛天豪李薇韩梅上海商学院酒店管理学院上海200235

建立了基于Ni-Mo双金属氧化物复合纳米材料(NiMoO_(4)/CNF)的电化学传感平台快速检测保健品中褪黑素含量的方法。使用六水合硝酸镍(Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O),钼酸铵((NH4)2MoO4)和碳纳米纤维(CNF),一步水热法合成了NiMoO_(4)/CNF,将其... 详细信息

建立了基于Ni-Mo双金属氧化物复合纳米材料(NiMoO_(4)/CNF)的电化学传感平台快速检测保健品中褪黑素含量的方法。使用六水合硝酸镍(Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O),钼酸铵((NH4)2MoO4)和碳纳米纤维(CNF),一步水热法合成了NiMoO_(4)/CNF,将其修饰到玻碳电极(GCE)上制成NiMoO_(4)/CNF/GCE。通过电子扫描电镜、X射线能谱仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪表征NiMoO_(4)/CNF复合材料的形貌、元素组成和基团作用,使用电化学阻抗、循环伏安法和微分脉冲伏安法研究褪黑素在NiMoO_(4)/CNF/GCE上的电化学行为。结果表明,在0.1 mol/L pH 7.5的磷酸盐(PBS)缓冲溶液中,褪黑素浓度与峰电流值线性关系良好,线性方程为I(μmol/L)=0.0195c+1.9971,线性范围为0.5~200μmol/L,检出限为0.17μmol/L。使用该电化学传感器测得某保健品中褪黑素的平均含量为9.43μmol/L,回收率为106.3%,相对标准偏差(RSD)为2.3%。

关键词：褪黑素电化学传感器双金属氧化物碳纳米纤维

基于铜掺杂碳纳米纤维增敏的分子印迹电化学传感器检测链霉素

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分析试验室 2024年

作者：冯旭郭航雨覃丹凤李利军广西科技大学生物与化学工程学院广西糖资源绿色加工重点实验室广西科技大学医学部

以静电纺丝法制备铜-聚丙烯腈(Cu-PAN)前驱体，通过高温碳化法得到铜掺杂的碳纳米纤维(Cu-CNFs)，将Cu-CNFs分散在壳聚糖(CS)溶液中，并用滴涂法将Cu-CNFs-CS修饰在金电极(Au)上，得到Cu-CNFs-CS/Au。以链霉素(STR)为模板分子、3-氨基... 详细信息

以静电纺丝法制备铜-聚丙烯腈(Cu-PAN)前驱体，通过高温碳化法得到铜掺杂的碳纳米纤维(Cu-CNFs)，将Cu-CNFs分散在壳聚糖(CS)溶液中，并用滴涂法将Cu-CNFs-CS修饰在金电极(Au)上，得到Cu-CNFs-CS/Au。以链霉素(STR)为模板分子、3-氨基苯硼酸(APBA)为功能单体，利用电聚合法在Cu-CNFs-CS/Au电极上制备了STR分子印迹薄膜，构建了高灵敏度且专一性识别STR的电化学传感器(MIP/Cu-CNFs-CS/Au)。分别采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、循环伏安法(CV)、电化学阻抗法(EIS)和差示脉冲阳极溶出伏安法(DPV)对MIP/Cu-CNFs-CS/Au进行表征。结果表明，该传感器对STR浓度响应的线性范围较宽(5 nmol/L～60 μmol/L)，检测限较低(3.2 nmol/L)。该传感器可用于实际样品中STR的检测，加标回收率为98.4%～101.9%，相对标准偏差(RSD)为1.8%～2.3%。

关键词：铜掺杂碳纳米纤维分子印迹聚合物电化学传感器链霉素

静电纺丝碳纳米纤维复合材料的制备及应用进展

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印染 2024年第6期50卷 84-88页

作者：杨海贞马闯周泽林李旭茹朱湘妮中原工学院纺织学院河南郑州450007

碳纳米纤维(CNFs)是由碳元素组成的一维材料,由于其具有尺寸可调、高导热性、高导电性和良好的机械阻力等优点,在能源和储能领域可以赋予材料更多新的性能。综述了近年来静电纺丝碳纳米纤维在电极、吸波、催化、吸附、传感器、储能材料... 详细信息

碳纳米纤维(CNFs)是由碳元素组成的一维材料,由于其具有尺寸可调、高导热性、高导电性和良好的机械阻力等优点,在能源和储能领域可以赋予材料更多新的性能。综述了近年来静电纺丝碳纳米纤维在电极、吸波、催化、吸附、传感器、储能材料等领域的应用进展,简要介绍了CNFs的制备方法,包括静电纺丝法和化学气相沉积(CVD)法,同时分析了CNFs复合材料在增强电化学性能方面的优势。在应用层面上,介绍了基于CNFs复合材料的匹配性,为高性能CNFs纳米材料的应用和研究提供参考依据。如何操控CNFs材料表面和化学性质,优化CNFs结构,将CNFs复合材料灵活用于特定应用,促进碳纳米纤维复合材料的应用发展。

关键词：静电纺丝碳纳米纤维传感器储能材料吸波

金属氧化物掺杂碳纳米纤维应用于水系锌金属电池的研究

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金属氧化物掺杂碳纳米纤维应用于水系锌金属电池的研究

作者：葛天成北京化工大学

学位级别：硕士

随着现代社会科技的进步,各式各样的电子产品以及新能源动力的交通工具进入我们的生活,随之而来的是人们对于储能需求的提升。以锂基电池为主的二次储能体系在储能市场占据主要地位,但由于锂离子电池普遍使用有机电解质以及锂电池的枝... 详细信息

随着现代社会科技的进步,各式各样的电子产品以及新能源动力的交通工具进入我们的生活,随之而来的是人们对于储能需求的提升。以锂基电池为主的二次储能体系在储能市场占据主要地位,但由于锂离子电池普遍使用有机电解质以及锂电池的枝晶问题致使锂电池的安全事故频繁发生。不仅如此金属锂的高成本以及有机电解液所造成的的环境污染问题同样不容忽视。为了增强二次电池的安全性能同时能够满足环保和降低成本,使用更加安全的水基盐溶液作电解液的水系电池无疑是一种良好策略。在众多可用于水系电池的负极材料中,锌（Zinc）具有较高的理论容量(820m Ah·g-1)安全的理论电位（-0.76 V vs SHE）被认为是最适合作水系二次电池负极的材料,然而锌电池同样面临着和锂电池类似的枝晶生长问题且金属锌容易与水发生各种副反应从而降低电池库伦效率严重影响电池使用寿命。为了解决这个问题,人们提出多种保护策略,包括制备人工保护膜、电解液改性、隔膜改性以及电极结构设计。其中建立三维电极结构有助于抑制负极的枝晶生长和其他不良副反应从而延长电极的循环稳定性,因此本文基于负极结构设计方法将静电纺丝与高温碳化、溶剂热等方法结合制备了两种不同的金属氧化物掺杂的碳纳米纤维,主要工作内容如下:（1）通过在PAN纺丝前驱体溶液中加入氧氯化锆（Zr OCl2·8H2O）继而使其在之后的碳化过程中形成Zr O2,最终获得Zr O2掺杂碳纳米纤维膜（Zr O2&CF）。整个流程操作简单,且无需任何贵重的试剂。Zr O2&CF具有一定的机械性能和良好的电化学性能,可以作为锌的沉积载体。Zr O2为碳纤维提供了大量的亲锌位点,能诱导锌在纤维表面均匀沉积同时抑制析氢副反应;经验证复合阳极可以在20 m A·cm-2的高电流密度下稳定循环200 h以上,此时过电位为150 m V。基于密度泛函理论（DFT）模拟计算证明Zr O2的三种主要晶面对锌的吸附诱导作用。（2）以PAN为聚合物基体,PS为造孔剂通过静电纺丝、碳化制备带有内部孔道的多孔碳纤维,随后将其浸泡在水合硝酸铋的乙二醇溶液中通过溶剂热法制备了Bi、Bi2O3掺杂的多孔碳纤维膜（Bi CF）。Bi CF中的Bi和Bi2O3纳米颗粒主要在纤维的表面形成,相比Zr O2&CF能够提供更多的表面亲锌位点,同时纤维内部通道的存在不仅能够缓解锌沉积过程中造成的体积膨胀,也可调节支架的局部电流密度从而起到抑制锌枝晶生长的作用。以Bi CF为基体的锌复合阳极在10 m A·cm-2以及20 m A·cm-2均能够稳定循环200h以上,其电压滞后分别低至76 m V和116 m V。通过DFT模拟计算证明了Bi和Bi2O3更易吸引Zn原子从而实现锌的均匀沉积。

关键词：锌金属负极枝晶生长负极结构设计静电纺丝金属氧化物掺杂碳纳米纤维

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碳纳米纤维改性沥青混合料设计及性能分析

门窗 2024年第9期 106-108页

作者：于金鹏单晴晴新疆生产建设兵团公路科学技术有限公司新疆农业大学交通与物流工程学院

为改善橡胶沥青混合料的路用性能,本文提出了一种碳纳米纤维改性橡胶沥青混合料,并对其进行了水稳定性能、低温抗裂性能及高温稳定性能等检测。结果表明,掺入碳纳米纤维后,橡胶沥青物理性能得到改善,橡胶沥青混合料低温抗裂性能、高温... 详细信息

为改善橡胶沥青混合料的路用性能,本文提出了一种碳纳米纤维改性橡胶沥青混合料,并对其进行了水稳定性能、低温抗裂性能及高温稳定性能等检测。结果表明,掺入碳纳米纤维后,橡胶沥青物理性能得到改善,橡胶沥青混合料低温抗裂性能、高温稳定性能等均有增强,且当掺入量为0.7%,各项性能指标达到最佳效果。

关键词：碳纳米纤维改性沥青级配设计性能分析

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碳纳米纤维混凝土防腐性能试验与检测

全面腐蚀控制 2024年第5期38卷 25-27页

作者：张骥中北工程设计咨询有限公司甘肃平凉744000

基于复合改性方法,提出改性碳纳米纤维高耐久性混凝土,以解决污水环境中材料耐久性不足的问题。实验结果表明,纤维混凝土的耐腐蚀性能得到改善,试件的强度保持率提高了6%。无机铝盐改性混凝土的效果显著提高,剩余强度为44.68 MPa,提高4... 详细信息

基于复合改性方法,提出改性碳纳米纤维高耐久性混凝土,以解决污水环境中材料耐久性不足的问题。实验结果表明,纤维混凝土的耐腐蚀性能得到改善,试件的强度保持率提高了6%。无机铝盐改性混凝土的效果显著提高,剩余强度为44.68 MPa,提高40%,强度保持率为26%,因此无机铝盐的效果更好。

关键词：碳纳米纤维混凝土防腐检测

电化学性能分析在碳纳米纤维负极材料制备中的研究

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化工设计通讯 2024年第4期50卷 120-122页

作者：卢明华天门职业学院湖北天门431700

详细介绍了碳纳米纤维负极材料制备设计,找寻出材料制备设计过程,包括明确仪器材料、制备碳纳米纤维、开展电池组装、实行表面形貌测试及规范材料制作过程等,再根据材料制备情况,详细分析碳纳米纤维负极材料中的各项电化学性能,在各项... 详细信息

详细介绍了碳纳米纤维负极材料制备设计,找寻出材料制备设计过程,包括明确仪器材料、制备碳纳米纤维、开展电池组装、实行表面形貌测试及规范材料制作过程等,再根据材料制备情况,详细分析碳纳米纤维负极材料中的各项电化学性能,在各项化学性能指标的持续影响下,切实保障碳纳米纤维负极材料制备效果,扩展材料应用范围。

关键词：电化学性能材料制备电池组装碳纳米纤维