發(fā)布時(shí)間：2022-01-15 08:56

　　納米材料因其較大的比表面積、較小的尺寸、較短的離子和電子的輸運(yùn)長度而被認(rèn)為是增強(qiáng)電極材料電化學(xué)活性的候選材料^[14]。并且具有一維多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米材料也可以為電子傳輸和離子擴(kuò)散提供快速通道;其次,具有多孔或空心結(jié)構(gòu)的一維納米材料通過活性材料與電解質(zhì)之間的充分接觸面積提供了更多的活性位點(diǎn);最后,活性材料很容易負(fù)載到一維多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米材料上,從而制備出性能更好的活性電極。靜電紡絲法以其靈活、簡單優(yōu)越的加工技術(shù)、用途廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢在納米技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。通過靜電紡絲的方法可以制備出高比表面積,孔隙率高納米尺寸可控的聚合纖維,并且由靜電紡絲制備出的多孔纖維具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的導(dǎo)電性,可以增強(qiáng)鋰離子和電子的傳遞,使整個(gè)電池系統(tǒng)具有非凡的電化學(xué)性能。靜電紡絲之所以具有如此大的吸引力,主要是由于靜電紡絲所合成的納米纖維的直徑易于控制、纖維的連續(xù)性好,并且通過靜電紡絲法可以合成具有一維多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米纖維。以PAN/PS為原料通過靜電紡絲法制備的前驅(qū)體經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而制備出的具有多孔狀結(jié)構(gòu)的一維碳納米纖維,碳纖維表面凹凸不平,出現(xiàn)長條凹陷,... 

【文章來源】：哈爾濱師范大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

泰勒錐[16]

5圖1-2單軸靜電紡絲裝置示意圖Figure1-2Schematicdiagramofuniaxialelectrostaticspinningdevice單軸靜電紡絲法制備納米纖維的工藝與傳統(tǒng)方法不同。在靜電紡絲中，分散的纖維在電荷的作用下自組裝，而電荷的作用主要取決于機(jī)械力和幾何條件[25]。數(shù)百種聚合物被用于靜電紡絲生產(chǎn)納米纖維，如殼聚糖、纖維素、聚丙烯氰、膠原蛋白、聚酯、聚氨酯等[26,27]。但是需要注意的是，并不是所有的聚合物都可以進(jìn)行靜電紡絲。一種聚合物能進(jìn)行靜電紡絲不僅取決于自身，還取決于某些因素，如粘度、導(dǎo)電性、分子量和所用溶劑的種類。溶劑中聚合物的用量決定了它能否被電紡成納米纖維，并且用量還對纖維的形態(tài)也起著至關(guān)重要的作用[28]。溶劑含量與纖維直徑及其均勻性成正比。此外，聚合物的離子性質(zhì)也會(huì)影響溶液濃度，從而直接影響自旋能力和纖維形態(tài)[29]。在紡絲過程中的影響因素包括紡絲過程的流速、外加電壓、針頭到接收器的距離，影響靜電紡絲的環(huán)境參數(shù)包括室內(nèi)溫度和濕度。1.4同軸靜電紡絲2003年出現(xiàn)了第一個(gè)同軸靜電紡絲的報(bào)道[30]，功地制備了四種類型的核-殼納米纖維成，包含不同材料在內(nèi)的化合物，如，聚十二烷基噻吩（PDT）/聚環(huán)氧乙烷（PEO），聚砜（PSU）/PEO，鈀（Pd）/聚乳酸（PLA），以及偶對相同的材料（如PEO/PEO）[31]。從那以后，同軸靜電紡絲以其簡單的裝置、便捷的操作、靈活的設(shè)計(jì)越來越受到不同領(lǐng)域研究者的關(guān)注。

6圖1-3同軸針頭Figure1-3Concentricneedle同軸電紡是對傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)的一種延伸和改進(jìn)，與傳統(tǒng)的單軸靜電紡絲不同，它使用的是一種特殊的噴嘴或針頭，我們通常稱為同軸針頭（如圖1-3所示），同軸針頭由兩個(gè)同心排列的噴嘴組成。將兩個(gè)不同的溶液（我們稱為核芯液和殼層液）分別裝入兩個(gè)注射器中，將核芯液裝入連接雙噴嘴內(nèi)通道的注射器，將殼液裝入連接外通道的注射器。兩個(gè)推注將用于推動(dòng)這兩個(gè)不同的注射器，當(dāng)高壓連接到同軸針頭和接收裝置時(shí)（如圖1-4[32]所示），液滴會(huì)被電場拉起并變形為溶液射流，當(dāng)噴絲板（正極）和集電極（負(fù)極）之間施加臨界電場強(qiáng)度時(shí)，表面的靜電力足以克服使液滴凝聚在一起的表面張力，當(dāng)核芯溶液和核殼溶液在同軸針出口端相遇時(shí)，在外加電場作用下，殼體流體將圍繞核芯液形成復(fù)合泰勒錐，這就導(dǎo)致殼層的溶液包覆著核芯的溶液從同軸針頭中噴出。流體射流繼續(xù)穩(wěn)定地噴射并延長，針尖上形成的液滴被收集器吸引，在此過程中，溶劑迅速蒸發(fā)，導(dǎo)致干燥的聚合纖維沉積在收集器上。經(jīng)過長時(shí)間的放置后，最后就得到了干燥的具有不同組成的殼芯納米纖維。然后通過調(diào)節(jié)不同的燒結(jié)溫度，可以得到具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的一維納米纖維，具有多孔或空心結(jié)構(gòu)的一維納米材料可以為活性材料提供更多的位點(diǎn)，使得電極具有更好的電化學(xué)性能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]靜電紡絲技術(shù)的影響因素及應(yīng)用研究綜述[J]. 鄒爽,趙金松,陳馳.  河南科技. 2019(05)
[2]高性能鋰硫電池研究進(jìn)展[J]. 劉帥,姚路,章琴,李路路,胡南滔,魏良明,魏浩.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(12)



本文編號(hào)：3590319