氣流紡制備連續(xù)三維卷曲C1-X NXTI-C納米纖維.pdf

1、TiC，TiN擁有高強(qiáng)度，耐腐蝕性，抗氧化性，耐磨性，良好的導(dǎo)電性等優(yōu)異的物理與化學(xué)性能。碳纖維具有線密度輕，模量高，耐疲勞性好，強(qiáng)抗拉力和柔軟性能等優(yōu)點(diǎn)。而納米纖維具有較大的比表面積、橫縱比、曲率半徑、極高的孔隙率、極好的柔韌性、吸附性、過濾性等優(yōu)異的物理與化學(xué)性質(zhì)。目前制備納米纖維的主要工藝為靜電紡，但效率低，能耗高，氣流紡絲具有高效率，低能耗，低成本等優(yōu)點(diǎn)，且制備材料具有三維卷曲的蓬松結(jié)構(gòu)。利用TiC，TiN和碳纖維優(yōu)異的物理與化

2、學(xué)性能，制成具有三維卷曲結(jié)構(gòu)納米纖維，將在能源，電化學(xué)，催化等方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首先采用氣流紡制備連續(xù)三維卷曲TBT/PAN納米雜化纖維。隨后在不同氣氛條件經(jīng)過預(yù)氧化，不同的低溫碳化，高溫碳化與碳熱反應(yīng)制備了TiC/C，C0.7N0.3Ti/C，TiN/C三種納米雜化纖維。在Ar氣氛下，在700℃低溫碳化下，經(jīng)高溫碳化和碳熱反應(yīng)制備了TiC/C納米雜化纖維。在800℃和900℃兩個低溫碳化下，后經(jīng)高溫碳化和碳熱反應(yīng)制

3、備了C0.7N0.3Ti/C納米雜化纖維。在N2氣氛下，經(jīng)過預(yù)氧化，低溫碳化，高溫碳化和氮化反應(yīng)制備了TiN/C納米雜化纖維。
　　研究表明，在Ar氣氛下，碳纖維經(jīng)不同溫度低溫碳化處理后，高溫碳化時，對石墨生長產(chǎn)生不同的影響，可分別生成TiC/C，C0.7N0.3Ti/C納米纖維。在700℃低溫碳化，石墨生長易于進(jìn)行，TiO2與C發(fā)生碳熱反應(yīng)，生成TiC。而在800℃，900℃低溫碳化溫度時，石墨生長難以進(jìn)行，導(dǎo)致TiO2和C發(fā)生

4、碳熱反應(yīng)時，生成C0.7N0.3Ti。此外，TiC能催化周圍的無定性碳為石墨烯結(jié)構(gòu)。TiC和C0.7N0.3Ti都具有良好的導(dǎo)電性能和較低電荷轉(zhuǎn)移電阻。同時，研究發(fā)現(xiàn)，Ar對碳纖維表面沒有侵蝕現(xiàn)象，而在N2下，PAN經(jīng)過預(yù)氧化，低溫碳化和高溫碳化之后，纖維在宏觀狀態(tài)下，會發(fā)生明顯的尺寸收縮，融合和表面刻蝕現(xiàn)象。而添加了TiO2前驅(qū)體的納米纖維經(jīng)過一系列的熱處理工藝之后，纖維在宏觀和微觀狀態(tài)下，都沒有發(fā)生明顯的變化。TiN起著骨架作用，使