電紡法制備B-C-N納米管及其負(fù)載金屬的研究.pdf

1、納米材料具有許多優(yōu)異的性能，成為時(shí)下研究的熱點(diǎn)。其中，納米材料的催化性質(zhì)已成為一個(gè)新的熱門研究領(lǐng)域。碳納米管具有較大的比表面積、良好的化學(xué)穩(wěn)定性及優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱等性能，且已能夠規(guī)?；苽?，成為一些新型納米催化劑的常用載體，也可直接作為某些反應(yīng)的催化劑。許多研究表明，當(dāng)碳納米管作為催化劑載體時(shí)，負(fù)載一些金屬納米粒子或者采用B、N等元素的進(jìn)行摻雜處理，對(duì)碳納米管的催化性能具有顯著的影響。本論文基于靜電紡絲制備的碳納米管材料，著重研究負(fù)載金屬

2、納米粒子以及B、N元素?fù)诫s等對(duì)碳納米管的影響，成功開發(fā)出B-C-N復(fù)合納米管負(fù)載金屬納米粒子樣品，并研究了其作為電催化劑的性能。
　　本研究采用同軸靜電紡絲技術(shù)制備了B-C-N復(fù)合納米管。以PAN和PVDF的DMF混合溶液作為殼層溶液，二甲基硅油作為內(nèi)核溶液，同軸電紡后得到的初級(jí)復(fù)合纖維。再經(jīng)過預(yù)氧化、浸漬B2O3和氮化處理等步驟，制得B-C-N復(fù)合納米管樣品。然后采用浸漬金屬無機(jī)鹽飽和溶液的方法，獲得B-C-N復(fù)合納米管負(fù)載Fe

3、、Co、Cu、Ag等金屬納米粒子催化劑。本研究采用SEM/EDX、TEM、XPS、FTIR、XRD和Raman等方法對(duì)樣品進(jìn)行了較為系統(tǒng)的表征。發(fā)現(xiàn) Fe、Co、Cu和Ag納米粒子均能均勻地負(fù)載在 B-C-N納米管上，但形成的微觀形貌有所差異，如Co納米粒子的褶皺狀形貌， Ni納米粒子能夠嵌入納米管內(nèi)壁，這些特殊形貌能夠影響催化劑的催化性能。
　　本研究進(jìn)一步探討了電紡工藝參數(shù)對(duì)B-C-N復(fù)合納米管形貌和結(jié)構(gòu)的影響，通過控制聚合物

4、的濃度，可以較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)B-C-N復(fù)合納米管管徑的控制，其直徑范圍可以從0.5-1.0um范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)變。
　　本論文研究了B-C-N復(fù)合納米管及其負(fù)載Fe、Co、Cu、Ag等金屬納米顆粒催化劑樣品在酸性（0.5M H2SO4）和堿性（0.1M KOH）環(huán)境下催化氧還原反應(yīng)的性能。通過對(duì)不同催化劑樣品的CV曲線和RDE曲線進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，在堿性條件下，B-C-N復(fù)合納米管負(fù)載Ni催化劑表現(xiàn)出更優(yōu)良的電催化氧還原活性。最后，分析比