湖南大學楊建校J. Appl. Polym. Sci.：瀝青組分的分子結構對瀝青基電紡納米纖維性能的影響

DOI: 10.1002/app.50728

本工作將中間相瀝青分為不同的瀝青組分，以研究各瀝青組分對相應電紡納米纖維性能的影響。探究了不同瀝青組分衍生納米纖維在穩定化和碳化過程中的演變，并對所得納米碳纖維（CNFs）用作超級電容器電極材料的性能進行了比較。結果表明，己烷不溶-甲苯可溶（HI-TS）和甲苯不溶-四氫呋喃（THF）可溶（TI-THFS）組分由于其較窄的分子量分布而具有良好的可紡性。此外，與HI-TS和THF不溶組分（THFI）相比，TI-THFS由適當的芳香性和支鏈烷基組成，可促進其納米纖維的穩定化和碳化行為，由于其放熱反應的緩解從而保持了TI-THFS衍生納米纖維的理想纖維形態。同時，TI-THFS衍生CNFs的最大表面積為543m2/g，在6M KOH電解質中于0.5A/g下顯示出167F/g的優異比電容。

圖1.瀝青組分的TG/DTG（a），TOF-MS（b），FTIR（c）和拉曼（d）光譜圖[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖2.瀝青組分衍生紡絲溶液的粘度和電導率（a），以及（b）HI-TS@SNF，（c）TI-THFS@SNF，（d）THFI@SNF的SEM圖像[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖3.（a）HI-TS@SNF，（b）TI-THFS@SNF，（c）THFI@SNF在空氣中的DSC曲線，以及（d）通過Kissinger方法獲得的相應動力學曲線[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖4.不同瀝青組分衍生電紡納米纖維在空氣中的TG-MS曲線：（a）TG/DTG，（b）CO2，（c）H2O，（d）CO，（e）H2和（f）HCN[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖5.不同瀝青組分衍生氧化納米纖維在氬氣中的TG-MS曲線：（a）TG/DTG，（b）CO2，（c）H2O，（d）CO，（e）H2和（f）HCN[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖6.不同瀝青組分衍生電紡納米纖維、氧化納米纖維和碳納米纖維的FTIR（a）和拉曼（b）光譜圖[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖7.（a，d）HI-TS@CNF，（b，e）TI-THFS@CNF和（c，f）THFI@CNF的C1s和N1s高分辨率XPS光譜峰[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖8.不同瀝青組分衍生碳納米纖維的氮氣吸附-解吸等溫線（a），孔徑分布（b）和SEM圖像（c-e）[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖9.碳納米纖維在5mV/s下的CV曲線（a），在1A/g下的GCD曲線（b），奈奎斯特圖（c）和不同掃描速率下的比電容（d）[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]