鍺基復(fù)合納米碳纖維制備及其儲(chǔ)能功能研究.pdf

1、新型功能纖維的開發(fā)與應(yīng)用促進(jìn)染整新技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展。與此同時(shí)，化石能源的逐漸枯竭使得間隙性新型清潔能源（太陽(yáng)能、風(fēng)能）的開發(fā)與儲(chǔ)存尤為重要。在學(xué)科交叉發(fā)展的基礎(chǔ)上，利用新型染整技術(shù)開發(fā)新型纖維用于能量?jī)?chǔ)存，既滿足社會(huì)發(fā)展需求，又促進(jìn)染整技術(shù)的創(chuàng)新。據(jù)此，本論文借助纖維染整技術(shù)，結(jié)合鍺(Ge)基材料高比容量、差循環(huán)性能的儲(chǔ)能特性與納米碳纖維（CNFs）的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，制備Ge基復(fù)合納米碳纖維，并借助鋰離子電池的負(fù)極研究復(fù)合纖維的儲(chǔ)能性能，

2、為新型纖維的研究與應(yīng)用提供新思路。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容有三方面:1.從均勻復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，采用分散劑P123提高Ge納米顆粒在CNFs中的均勻性，探究了碳化溫度、分散劑及Ge含量對(duì)復(fù)合纖維形貌的影響，且對(duì)不同復(fù)合纖維的電化學(xué)行為與性能進(jìn)行了測(cè)試分析;2.采用價(jià)格相對(duì)低廉的GeO2作為活性前驅(qū)體，借鑒纖維結(jié)構(gòu)異形化思路:以聚苯乙烯(PS)為模板，設(shè)計(jì)了多管道復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)，并對(duì)不同多管道形貌纖維的電化學(xué)性能進(jìn)行研究;3.以

3、改善GeO2復(fù)合納米碳纖維的柔性與導(dǎo)電性出發(fā)，研究了碳納米管(CNT)含量及碳化溫度對(duì)導(dǎo)電性的影響、醋酸鋅(Zn(Ac)2)含量對(duì)纖維柔性的影響，考察了不同復(fù)合纖維的電化學(xué)性能。
　　研究結(jié)果表明:1.當(dāng)Ge∶P123∶PAN=1∶1∶2時(shí)，碳化溫度為700℃時(shí)，Ge單質(zhì)轉(zhuǎn)變成無(wú)定形GeOx均勻分散在CNFs中，復(fù)合纖維直接作為電極材料在1.2Ag-1的電流密度下循環(huán)300圈后，比容量保持為～621mAh g-1;2.當(dāng)PAN∶P

4、S=1∶0.6時(shí)，纖維內(nèi)部形成約為50nm的平行多管道，且能對(duì)GeO2進(jìn)行有效包覆，在1.25A g-1的電流密度下循環(huán)500圈后，容量保持在472mA h g-1。但納米纖維膜易碎、導(dǎo)電性低，需采用涂覆法制備電極;3.當(dāng)CNT∶Zn(Ac)2∶GeO2∶PAN=0.05∶0.2∶0.2∶0.4，碳化溫度為700℃時(shí)，復(fù)合纖維保持良好的導(dǎo)電性與柔性，可直接作為活性材料使用，在1.0A g-1的電流密度下循環(huán)500圈后，整個(gè)電極容量保持在