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内容简介

　　《电纺纳米纤维在环境催化和能量存储中的应用》从环境污染控制和能量储存的角度，深入浅出地总结了电纺纳米碳纤维及石墨烯复合功能材料用于室温下低浓度氮氧化物（NOx）的吸附和催化氧化，以及电纺多孔碳纳米纤维、硅碳复合电极材料用于锂离子电池负极材料的基本方法和基本理论。《电纺纳米纤维在环境催化和能量存储中的应用》共分为两个部分：第一部分为环境催化应用部分，第二部分为能量存储应用部分。第一部分共分为 6 章，阐述了通过静电纺丝技术制备的纳米碳纤维针对室温下低浓度氮氧化物（NOx）的吸附和催化氧化脱除技术和机理；第二部分共分为 6 章，阐述碳基和非碳基负极材料中颇具潜力的一维多孔碳和一维硅碳复合材料用于锂离子电池负极，通过改性提高其电化学性能并揭示其性能提升的原因和内在机制。《电纺纳米纤维在环境催化和能量存储中的应用》深入解析了制备方法-材料结构-环境/储能功能之间的相互关系，并分别提出了环境催化材料和锂离子电池负极材料发展中有待解决的科学问题。

目录

目录
序
前言
第一部分 环境催化应用
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
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
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