纳米碳纤维
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5．新型的催化剂载体
经过表面处理的纳米碳纤维可以负载贵金属催化剂，由于纳米碳纤维颗粒比较小，结 构可控，而且表面经过一定的处理，使得贵金属很好的负载到纳米碳纤维表面，并很好的 结合并分散，所以作为烯烃加氢催化剂一般都有很好的催化活性，使反应有很好的转化率 以及选择性。
6.碳纳米纤维的热学性能与应
用。
价格：500,000美元
价格：200,000美元
价格：12,500美元
碳纳米碳纤维
• 碳纳米纤维简介 • 碳纳米纤维的几种制备方法 • 碳纳米纤维的应用
碳纳米碳纤维简介
碳纳米纤维(Carbon Nanofiber）简 称CNF，直径一般在50 ～ 200nm ，长度分布在50～100μm，是介于 纳米碳管和普通碳纤维之间的准一 维碳材料，由纳米尺寸的石墨片层 在空间与纤维的轴向成不同角度堆 积而成，（因其具有这种独特的纤 维结构）不仅具有缺陷数量少、比 表面积大、长径比大等优点，还兼 具低密度、高比模量、高比强度、 高导电性、高导热性以及结构致密 等特性。
静电纺丝是一种对高分子溶液
或熔体施加高压进行纺丝来制备碳 纳米纤维的新方法。
原理可以参照图1- 1进行说明， 它首先将聚合物溶液或熔体带上成 千至上万伏的静电，带电的聚合物 在电场的作用下首先在纺丝口形成 泰勒（Taylor）锥，当电场力达到 能克服纺丝液内部张力时，泰勒锥 体被牵伸，且做加速运动，运动着 的射流被逐渐牵伸变细，由于其运 动速率极快，而使得最终沉积在收 Hale Waihona Puke Baidu板上的纤维成纳米级，形成类似 非织造布的纤维毡。纤维毡在空气 中经过280℃、30 min左右的预氧 化及在N2氛围中经过800℃～ 1000℃的炭化处理最终得到纳米碳 纤维。
纳米碳纤维阵列
碳
纳
喷淋法
静电纺丝法
米
纤
维
的
等离子体增强化学气相沉积法
基体法
制
备
方
法
电弧法
气相流动催化法
基体法是利用陶瓷或 SiO2纤维作基体，在基 体上均匀分散纳米级催 化剂颗粒（多为Ｆｅ、 Ｃｏ、Ｎｉ等过渡金 属），反应过程中催化 剂始终沉积在反应器中 的基体上，根据催化剂 活性的不同选择合适的 反应温度，通入烃类气 体热解并分解，碳沉积 生长获得具有纳米尺度 的碳纤维。
喷淋法是在一定的压力条件下， 气相流动催化法是将含有 将纳米级催化剂（如金属细粉、 金属的有机物（如二茂铁） 二茂铁等）颗粒按一定的比例 加入到碳氢化合物中作为 混入苯等液体有机溶剂中，然 催化剂的前驱体直接加热， 后将含有催化剂的混合溶液喷 并将其以气体形式与烃类 淋到高温反应中，制备出纳米 气体一起引入高温反应室， 碳纤维。采用喷淋法生长碳纤 经过不同的温度反应区完 维可以实现催化剂的连续注入， 成催化和烃类气体的分解， 为工业的连续化生产提供了有 分解的金属颗粒作为催化 利条件。然而在喷淋过程中催 剂分散在整个反应室空间， 化剂颗粒分布不均匀以及它与 而热解生成的碳原子在纳 烃类气体的比例很难控制，导 米级催化剂催化下生长成 致该方法生产的碳纳米纤维所 碳纳米纤维。 占比例很小。
2.碳纳米纤维电学性能与应用
由于纳米碳纤维直径细且导电，在纺织品中添加少量纳米碳纤维，既可以防止静电的产 生，同时又不会影响纺织品的舒适性。对于面板类的静电喷漆，要求电阻率达到 104~106Ω·㎝，加入少量3%纳米碳纤维就可以达到这一要求。而加入一般碳纤维往往不能 满足要求，因为一般碳纤维直径太大，使静电喷漆表面而太粗糙。纳米碳纤维直径很细， 静电喷漆表面可以达到A级光洁度。
纳米碳纤维发热板
碳纳米纤维是一项多学科交叉、多技术集成的系统工程，有着广阔的应 用前景：如碳纳米管储氢、锂离子充电电池的电极材料、微区、放射性 清洁及同位素分离、纺织混纺材料、高强度碳纤维复合材料、纳米电子 器件、催化纤维和膜工业、可溶性碳纳米管试剂、碳纳米管肌肉等。
谢谢
3.碳纳米纤维电磁性能与应用
碳纳米管将取代薄金属圆筒，在电子器件小型化和高速化的进程中发挥重要作用。
4.碳纳米纤维储氢性能与应用
由于纳米碳纤维独特的晶格排列结构，其储氢数量大大的高过了传统的储氢系统。纳 米碳纤维层与层间距为0.343nm，还能产生一些带有斜口形状的层板，层间距0.337 nm。 而分子氢气的动力学直径为0.289nm，所以纳米碳纤维能用来吸附氢气。另外，由于这些 层板之间的氢的结合是不牢固的，降压时能够通过膨胀来放出氢气，直到系统恢复常压。
由于热传导率在两个方向上的
明显差异。可以通过适当地排列纳 米碳纤维获得良好的各向异性热传 导材料。中科院物理研究所谢思深 研究小组为了研究纳米碳纤维热学 性能，开发了一种同时测量细条状 导电样品的热导率和比热容的3w 方法。这种测量方法使得热学性质 的测量如同电阻测量那么容易。对 于铂丝的测量结果证明这种方法是 简单、正确和可靠的，用来测量极 微量样品的热导率比热容，优于常 规方法。
采用电镀工艺制备催 化剂Ni膜，以化学气相沉 积方法合成螺旋纳米碳纤 维。
电镀镍膜法生长的螺旋纳米碳纤维
碳纳米纤维的应用
1.碳纳米纤维的力学性能与应用
对纳米碳纤维进行表面处理，以改进它与树脂基体的物理与化学连接。经表 面处理的纳米碳纤维可提高纯树脂的强度和模量性能。作为结构复合材料增强剂 的现实应用是改性基体材料，少量的纳米碳纤维加入到环氧树脂，可极大改进纳 米碳纤维复合材料的层间剪切强度，抗拉力、压力、弯曲等力学性能。纳米碳纤 维是制备复合材料的理想的轻质增强材料。下图为高系数纤维和纳米碳纤维合成 网球拍。
经过表面处理的纳米碳纤维可以负载贵金属催化剂，由于纳米碳纤维颗粒比较小，结 构可控，而且表面经过一定的处理，使得贵金属很好的负载到纳米碳纤维表面，并很好的 结合并分散，所以作为烯烃加氢催化剂一般都有很好的催化活性，使反应有很好的转化率 以及选择性。
6.碳纳米纤维的热学性能与应
用。
价格：500,000美元
价格：200,000美元
价格：12,500美元
碳纳米碳纤维
• 碳纳米纤维简介 • 碳纳米纤维的几种制备方法 • 碳纳米纤维的应用
碳纳米碳纤维简介
碳纳米纤维(Carbon Nanofiber）简 称CNF，直径一般在50 ～ 200nm ，长度分布在50～100μm，是介于 纳米碳管和普通碳纤维之间的准一 维碳材料，由纳米尺寸的石墨片层 在空间与纤维的轴向成不同角度堆 积而成，（因其具有这种独特的纤 维结构）不仅具有缺陷数量少、比 表面积大、长径比大等优点，还兼 具低密度、高比模量、高比强度、 高导电性、高导热性以及结构致密 等特性。
静电纺丝是一种对高分子溶液
或熔体施加高压进行纺丝来制备碳 纳米纤维的新方法。
原理可以参照图1- 1进行说明， 它首先将聚合物溶液或熔体带上成 千至上万伏的静电，带电的聚合物 在电场的作用下首先在纺丝口形成 泰勒（Taylor）锥，当电场力达到 能克服纺丝液内部张力时，泰勒锥 体被牵伸，且做加速运动，运动着 的射流被逐渐牵伸变细，由于其运 动速率极快，而使得最终沉积在收 Hale Waihona Puke Baidu板上的纤维成纳米级，形成类似 非织造布的纤维毡。纤维毡在空气 中经过280℃、30 min左右的预氧 化及在N2氛围中经过800℃～ 1000℃的炭化处理最终得到纳米碳 纤维。
纳米碳纤维阵列
碳
纳
喷淋法
静电纺丝法
米
纤
维
的
等离子体增强化学气相沉积法
基体法
制
备
方
法
电弧法
气相流动催化法
基体法是利用陶瓷或 SiO2纤维作基体，在基 体上均匀分散纳米级催 化剂颗粒（多为Ｆｅ、 Ｃｏ、Ｎｉ等过渡金 属），反应过程中催化 剂始终沉积在反应器中 的基体上，根据催化剂 活性的不同选择合适的 反应温度，通入烃类气 体热解并分解，碳沉积 生长获得具有纳米尺度 的碳纤维。
喷淋法是在一定的压力条件下， 气相流动催化法是将含有 将纳米级催化剂（如金属细粉、 金属的有机物（如二茂铁） 二茂铁等）颗粒按一定的比例 加入到碳氢化合物中作为 混入苯等液体有机溶剂中，然 催化剂的前驱体直接加热， 后将含有催化剂的混合溶液喷 并将其以气体形式与烃类 淋到高温反应中，制备出纳米 气体一起引入高温反应室， 碳纤维。采用喷淋法生长碳纤 经过不同的温度反应区完 维可以实现催化剂的连续注入， 成催化和烃类气体的分解， 为工业的连续化生产提供了有 分解的金属颗粒作为催化 利条件。然而在喷淋过程中催 剂分散在整个反应室空间， 化剂颗粒分布不均匀以及它与 而热解生成的碳原子在纳 烃类气体的比例很难控制，导 米级催化剂催化下生长成 致该方法生产的碳纳米纤维所 碳纳米纤维。 占比例很小。
2.碳纳米纤维电学性能与应用
由于纳米碳纤维直径细且导电，在纺织品中添加少量纳米碳纤维，既可以防止静电的产 生，同时又不会影响纺织品的舒适性。对于面板类的静电喷漆，要求电阻率达到 104~106Ω·㎝，加入少量3%纳米碳纤维就可以达到这一要求。而加入一般碳纤维往往不能 满足要求，因为一般碳纤维直径太大，使静电喷漆表面而太粗糙。纳米碳纤维直径很细， 静电喷漆表面可以达到A级光洁度。
纳米碳纤维发热板
碳纳米纤维是一项多学科交叉、多技术集成的系统工程，有着广阔的应 用前景：如碳纳米管储氢、锂离子充电电池的电极材料、微区、放射性 清洁及同位素分离、纺织混纺材料、高强度碳纤维复合材料、纳米电子 器件、催化纤维和膜工业、可溶性碳纳米管试剂、碳纳米管肌肉等。
谢谢
3.碳纳米纤维电磁性能与应用
碳纳米管将取代薄金属圆筒，在电子器件小型化和高速化的进程中发挥重要作用。
4.碳纳米纤维储氢性能与应用
由于纳米碳纤维独特的晶格排列结构，其储氢数量大大的高过了传统的储氢系统。纳 米碳纤维层与层间距为0.343nm，还能产生一些带有斜口形状的层板，层间距0.337 nm。 而分子氢气的动力学直径为0.289nm，所以纳米碳纤维能用来吸附氢气。另外，由于这些 层板之间的氢的结合是不牢固的，降压时能够通过膨胀来放出氢气，直到系统恢复常压。
由于热传导率在两个方向上的
明显差异。可以通过适当地排列纳 米碳纤维获得良好的各向异性热传 导材料。中科院物理研究所谢思深 研究小组为了研究纳米碳纤维热学 性能，开发了一种同时测量细条状 导电样品的热导率和比热容的3w 方法。这种测量方法使得热学性质 的测量如同电阻测量那么容易。对 于铂丝的测量结果证明这种方法是 简单、正确和可靠的，用来测量极 微量样品的热导率比热容，优于常 规方法。
采用电镀工艺制备催 化剂Ni膜，以化学气相沉 积方法合成螺旋纳米碳纤 维。
电镀镍膜法生长的螺旋纳米碳纤维
碳纳米纤维的应用
1.碳纳米纤维的力学性能与应用
对纳米碳纤维进行表面处理，以改进它与树脂基体的物理与化学连接。经表 面处理的纳米碳纤维可提高纯树脂的强度和模量性能。作为结构复合材料增强剂 的现实应用是改性基体材料，少量的纳米碳纤维加入到环氧树脂，可极大改进纳 米碳纤维复合材料的层间剪切强度，抗拉力、压力、弯曲等力学性能。纳米碳纤 维是制备复合材料的理想的轻质增强材料。下图为高系数纤维和纳米碳纤维合成 网球拍。