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第一部分 环境催化应用3

第1章 绪论3

1.1氮氧化物（NOx）简介3

1.2多孔碳材料对氮氧化物的吸附和催化5

1.2.1活性炭对氮氧化物的吸附和催化5

1.2.2活性碳纤维对氮氧化物的吸附和催化8

1.2.3碳纳米管和活性碳纳米纤维对氮氧化物的吸附及催化12

1.3碳纳米纤维的制备方法18

1.3.1化学气相沉积法18

1.3.2模板法20

1.3.3静电纺丝法24

第2章 电纺碳纳米纤维的制备及分析测试方法28

2.1电纺制备碳纳米纤维在NOx吸附和催化转化方面的研究进展28

2.2纳米碳材料用于室温下氮氧化物（NOx）的催化氧化32

2.3室温下对氮氧化物（NOx）的脱除难点及研究方法33

2.4试剂与主要实验设备34

2.5纳米纤维的制备装置35

2.6材料的制备方法与处理工艺35

2.7材料与样品的表征方法36

2.8 NOx吸附和催化氧化性能测试37

第3章碳/碳纳米复合纤维的制备及对NO的催化氧化性能研究39

3.1引言39

3.2静电纺丝法制备PAN/GO复合碳纳米纤维及其表征40

3.2.1实验方法40

3.2.2氧化石墨烯制备过程与表征41

3.2.3电纺复合纳米纤维原丝形貌及表征43

3.2.4碳纳米复合纤维的微观形貌及其表征45

3.2.5 PAN/GO复合碳纳米纤维的结构和石墨化度48

3.2.6 PAN/GO复合碳纳米纤维的比表面积和孔结构50

3.2.7活性碳纳米复合纤维的表面性质与基团52

3.2.8碳/碳纳米复合纤维对NO的催化氧化性能测试57

3.3 GO含量对纳米纤维可纺性探究及其对纤维结构和性能的影响60

3.3.1氧化石墨烯的添加量对复合纳米纤维可纺性探究60

3.3.2 GO含量最大时对纳米纤维的形貌和结构的影响61

3.3.3 GO含量最大时对纳米纤维的比表面积和孔结构影响62

3.3.4 GO含量最大时对纳米纤维的石墨化度和NO催化性能影响62

3.3.5不同活化气体对NO催化氧化性能影响63

3.4 GO含量最大时处理温度对纳米纤维形貌和结构的影响64

3.4.1更高温度处理对复合纳米纤维结构的影响64

3.4.2空心纳米纤维的石墨化度和成分分析66

3.4.3石墨烯空心纳米管的形成机理分析67

3.5碳纳米纤维对NO催化氧化反应机制及理论分析68

3.6本章小结72

第4章 石墨烯纳米纤维的制备及其对NO的催化氧化性能研究74

4.1引言74

4.2 PAN与鳞片石墨氧化后所得GO混纺制备石墨烯纳米纤维75

4.2.1实验方法75

4.2.2电纺石墨烯纤维的微观形貌75

4.2.3石墨烯纤维的比表面积和孔结构表征79

4.2.4石墨烯纤维的石墨化度和表面化学组成81

4.3石墨烯纳米纤维对NO室温下的催化氧化性能研究84

4.3.1同一温度下不同处理时间对NO的催化氧化性能研究86

4.3.2同一活化时间下不同处理温度对NO的催化氧化性能研究88

4.4 rGO、石墨质纳米结构对NO的催化氧化性能增强的机理分析88

4.5本章小结90

第5章 石墨质纳米结构碳纤维的制备及对NO的催化氧化性能研究92

5.1引言92

5.2实验设计与制备工艺93

5.3石墨质纳米纤维的表征94

5.4温度对多孔石墨质纳米纤维的影响规律95

5.4.1石墨质多孔纳米纤维的微观形貌与结构95

5.4.2石墨质多孔纳米纤维的比表面积和表面化学组成99

5.5催化剂（AAI）含量对多孔石墨质纳米纤维的影响规律102

5.5.1 AAI对石墨质多孔纳米纤维的微观形貌与结构的影响102

5.5.2 AAI石墨质多孔纳米纤维的比表面积和表面化学组成的影响104

5.6石墨质多孔碳纳米纤维在室温下对NO的催化氧化性能107

5.6.1不同含量AAI的纤维对NO的催化氧化性能影响及机理探究109

5.6.2不同处理温度纤维对NO的催化氧化性能影响及机理探究110

5.7氨气处理对NO的催化氧化性能促进的机理分析111

5.8本章小结113

第6章 环境催化部分结论114

参考文献116

第二部分 能量存储应用131

第7章 锂离子电池及负极材料概述131

7.1引言131

7.2锂离子电池的工作原理132

7.3锂离子电池负极材料的储锂机理及发展概述133

7.4非碳基负极材料的储锂机理及其发展概述142

7.5 Si基负极材料144

第8章 锂离子电池负极制备、分析与研究方法158

8.1锂离子电池负极材料特点158

8.2本章主要研究内容159

8.3实验设备与化学试剂160

8.4物理化学表征161

8.5电池的组装和测试163

8.5.1电池的组装163

8.5.2恒流充放电测试163

8.5.3循环伏安法163

8.5.4电化学阻抗测试164

第9章 电纺丝制备聚酰亚胺基锂离子电池自支撑一维多孔碳负极材料165

9.1引言165

9.2实验过程166

9.2.1聚酰亚胺简介166

9.2.2实验过程167

9.3聚酰亚胺基多孔碳纳米纤维结构169

9.3.1聚酰亚胺基多孔碳纳米纤维宏观形貌169

9.3.2聚酰亚胺基多孔碳纳米纤维微观形貌表征169

9.3.3聚酰亚胺基多孔碳纳米纤维孔结构表征171

9.4聚酰亚胺基多孔碳纳米纤维电化学性能表征172

9.5本章小结175

第10章 电纺制备锂离子电池自支撑一维掺氮多孔碳负极材料176

10.1引言176

10.2电纺制备锂离子电池自支撑一维掺氮多孔碳负极材料177

10.2.1实验过程177

10.2.2掺氮多孔碳纳米纤维的结构178

10.2.3掺氮多孔碳纳米纤维的电化学性能182

10.3氨气处理提高掺氮多孔碳纤维负极材料电化学性能185

10.3.1实验过程185

10.3.2氨气处理制备掺氮多孔碳纤维的结构185

10.3.3氨气处理制备掺氮多孔碳纤维的电化学性能189

10.4氮元素对提高锂离子电池负极材料电化学性能原因分析193

10.5本章小结195

第11章 浸渍法制备具有一定预置空间的锂离子电池自支撑一维硅碳复合负极材料196

11.1引言196

11.2具有丰富预置空间的锂离子电池自支撑一维硅碳复合负极材料结构设计197

11.3实验过程和浸渍工艺参数的确定198

11.3.1实验过程198

11.3.2 Si/PVA电纺纳米纤维微观形貌199

11.3.3浸渍工艺参数的确定199

11.3.4碳化温度的确定200

11.4浸渍法制备的一维硅碳复合负极材料的结构201

11.5浸渍法制备的一维硅碳复合负极材料的电化学性能205

11.6浸渍溶液浓度对一维硅碳复合负极材料的电化学性能的影响207

11.7本章小结209

第12章 能量存储部分结论210

参考文献211