活性炭纖維網(wǎng)狀體復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用性能研究.pdf

1、從富勒烯、碳納米管到石墨烯，21世紀(jì)被預(yù)言為“超碳時(shí)代”。在碳材料家族里，應(yīng)用歷史最悠久的當(dāng)屬活性炭材料。幾千年來(lái)，活性炭材料因其高度發(fā)達(dá)的孔隙構(gòu)造，以及豐富的表面基團(tuán)，廣泛應(yīng)用于環(huán)境、化工、醫(yī)藥、催化等領(lǐng)域。近年來(lái)，活性炭材料的雙電層儲(chǔ)電性能使其在電化學(xué)電容器的電極材料中得到了新的應(yīng)用。日新月異的合成技術(shù)給活性炭材料的發(fā)展帶來(lái)了新的活力。如今，纖維狀活性炭的開(kāi)發(fā)使連續(xù)的宏觀(guān)體材料的構(gòu)筑成為可能，為活性炭材料的應(yīng)用提供了更為廣闊的發(fā)展空

2、間。
　　本論文以梭織平紋組織、斜紋組織、緯平紋添紗組織、緯平紋組織、緞紋組織五種編織結(jié)構(gòu)的棉織物為原料，通過(guò)高溫還原反應(yīng)合成網(wǎng)絡(luò)狀活性炭纖維結(jié)構(gòu)體。該網(wǎng)狀體秉承棉織物編織結(jié)構(gòu)，可反復(fù)扭轉(zhuǎn)、彎曲，且具有一定的拉伸性能。緯平紋與緯平紋添紗組織的網(wǎng)狀體表現(xiàn)出較好的拉伸性能，其中緯平紋添紗組織的網(wǎng)狀體斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)32％，可以在應(yīng)用過(guò)程中與周?chē)牧闲纬闪己玫呐湮樾?。緞紋組織和斜紋組織的網(wǎng)狀體表現(xiàn)出相對(duì)較高的拉伸強(qiáng)度。相對(duì)于原織物，活性炭纖

3、維網(wǎng)狀體的拉伸性能得到較好保留，緯平紋添紗組織的活性炭纖維網(wǎng)狀體的伸長(zhǎng)率僅損失7％。同時(shí)，五種編織結(jié)構(gòu)的活性炭纖維網(wǎng)狀體均表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性。
　　對(duì)活性炭纖維網(wǎng)狀體進(jìn)行功能材料的表面包覆。采用水熱法在活性炭纖維網(wǎng)狀體表面負(fù)載一維NiCo2O4。充分利用網(wǎng)狀體的力學(xué)特點(diǎn)和電學(xué)特性，構(gòu)筑全電化學(xué)活性材料的柔性復(fù)合電極。NiCo2O4納米棒長(zhǎng)約1μm，直徑約為30～50 nm，由活性炭纖維表面向外發(fā)散生長(zhǎng)，納米棒之間彼此分離，因此Ni

4、Co2O4能有效的與電解質(zhì)接觸?；钚蕴坷w維自身的孔道結(jié)構(gòu)可以加速電子傳輸，表面的一維納米結(jié)構(gòu)可以提高離子在二維或準(zhǔn)二維空間的傳輸速率（法拉第準(zhǔn)電容效應(yīng)），從而提高復(fù)合電極性能。復(fù)合電極的最高比電容達(dá)1402.7 F·g-1（電流密度為2 mV·cm-2）。循環(huán)充放電1000次（電流密度為20 mV·cm-2）的比電容衰減了21.1％。在拉伸20％的工作條件下，復(fù)合電極呈現(xiàn)出幾乎相同的電化學(xué)性能。
　　采用電化學(xué)沉積法在活性炭纖維網(wǎng)

5、狀體表面負(fù)載Cu2O。利用Cu2O光催化降解有機(jī)物和活性炭纖維的物理吸附特點(diǎn)構(gòu)建治理污染效率更高的復(fù)合材料。Cu2O納米立方體表現(xiàn)出比Cu2O納米球更好的光催化降解甲基橙的性能。pH等于9條件下制備的立方體Cu2O復(fù)合材料的光催化性能最佳，光照3.5 h后，中性甲基橙溶液的脫色率已達(dá)到95.9％。酸性環(huán)境下，復(fù)合材料前期脫色較快，但后期脫色效率較低。當(dāng)甲基橙濃度大于10 mg·L-1時(shí)，立方體Cu2O復(fù)合材料的脫色效率隨著甲基橙的濃度增