聚丙烯腈基导电纤维和微纳结构聚苯胺的制备及其性能研究.pdf

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1、分类号＾４ｚ＾ｒｔ）ＺＨＯＮＧＹＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ聚丙烯腈基导电纤维和微纳结构聚苯胺的制备及其性能研宄黄沅辉学科门类：工学专业名称：材料学导师姓名、职称：潘玮副教授米立伟教授２０１７年５月中原工学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研宄成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声

2、明并表示了谢意。一本人学位论文与资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任．学位论文作者签名＊．）〇／７年／月／日中原工学院学位论文知识产权声明本人完全了解中原工学院有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于中原工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被査阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名指导教师签名：＞０年／月／

3、曰年／月＜曰授予单位代码:学号或申请号:密级:中原工学院硕士学位论文聚丙烯腈基导电纤维和微纳结构聚苯胺的制备及其性能研究黄沅辉指导教师：潘玮副教授米立伟教授申请学位级别：硕士专业名称：纺织材料与纺织品设计提交日期：2017年3月论文答辩日期：2017年5月培养单位:中原工学院学位授予单位:中原工学院聚丙烯腈基导电纤维和微纳结构聚苯胺的制备及其性能研究专业：材料学硕士生：黄沅辉指导教师：潘玮副教授米立伟教授摘要日益严重的水污染和能源欠缺问题使得人们正极力开发有效的办法来解决这一问题。其中，半导体光催化降解技术因能彻底降解污染物、无二次污染、反应条件温和等优点，

4、使其在缓解污染水问题方面具有极大的应用前景。将具有光催化活性物质负载于纤维织物上，制备出兼具优良催化活性和机械性能的多功能纤维是未来走向工业实际应用的一种重要研究方向。针对能源危机问题，除了开发绿色新能源之外，能源储存技术也受到国家的高度重视。电化学电容器，作为一种新型的能源储存设备，因其庞大的潜在价值，吸引了科研工作者的研究兴趣。本文重点研究了以聚丙烯腈纤维为基底，采用化学螯合、溶剂热法制备了PAN@CuS导电纤维、PAN@CuS@Ni3S4功能化纤维织物。首先，通过扫描电镜（SEM）、傅里叶转换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）分别对所制备的材料做了表征

5、，并探究其在光催化降解有机废水上的应用。其后，又采用电化学沉积法合成了微纳米结构聚苯胺。通过循环伏安法、恒定电流充放电法、交流阻抗法等手段对所制备材料的电化学性能做了测试，主要工作如下：（1）采用化学螯合法制备聚丙烯腈导电纤维，优化后的反应条件为络合剂的浓度5mg/ml，反应温度95℃，反应时间135min，硫酸铜的浓度25mg/ml。在拉伸实验中，较低浓度的络合剂环境下，络合剂浓度的增加使得制备的聚丙烯腈纤维断裂拉伸应变增加。当使用过量的络合剂时，因改变聚丙烯腈纤维的固有结构使其断裂应变又有所降低。然而，络合剂的浓度和硫酸铜的浓度对所制备样品拉伸强度却没有太大的影响

6、。（2）采用溶剂热法制备PAN@CuS@Ni3S4催化剂，经过溶剂热后PAN纤维发生了部分解取向，导致其特征衍射峰降低。SEM、Mapping分析得出，在PAN纤维表面均匀负载着致密的硫化铜薄层。当引入硫化镍后生成了高度有序的菠萝状微纳米异质结结构。通过控制反应时间探讨了其生长机理，得出6h所得纤维表面负载的催化剂结构较为规整有序。然后，改变反应溶剂体系，例水、无水乙醇、乙二醇、异丙醇探究溶剂对其形貌的影I响。在对亚甲基蓝和罗丹明B的光催化降解实验中，相比于纯PAN纤维和PAN@CuS，PAN@CuS@Ni3S4因其独特形貌和生成的异质结结构发挥协同作用进而表现出优异

7、的催化降解活性。紫外光照4h后就能将有机染料基本降解完全，降解效率高达97%。PAN纤维表面结构经过5次循环催化后基本无坍塌现象，仍保持有90%的催化降解效率。（3）电化学法制备微纳米结构聚苯胺的研究，分别对所制样品做了SEM、FT-IR、XRD等表征。其中，PANI-H2SO4呈类珊瑚状微纳结构，PANI-CSA呈三维网状纤维结构，而PANI-H3PO4则呈现出与PANI-H2SO4相类似的珊瑚状。不过PANI-H3PO4短棒的直径略大于PANI-H2SO4。循环伏安测试中，三维网状纤维结构的PANI-CSA在30mV/s较大扫速下曲线基本不发生变