[01843886]电纺碳纳米复合材料的制备及其性能研究

本项目成果属于高分子化学领域。电纺碳纳米纤维（CNF）作为碳材料的一员,具有许多与碳纳米管相似的特点,如相似的一维纳米结构、热稳定性、导电性及化学性质,但CNF又有许多独特的特性,如具有大的长径比、比表面积及机械强度等,在化学/生物传感器、电池材料、催化剂载体等领域有广泛应用。本项目以材料的结构为导向,将静电纺丝技术、高温碳化及原位反应相结合,发展了高效、规模化的制备方法。以CNF为三维自支撑基底,进行了碳纳米管、聚苯胺、金属纳米粒子及双金属纳米粒子等功能化处理,制备了一系列功能化碳纳米复合材料。系统研究了所制备复合材料的机械性能和电化学性能,创新性地将电纺CNF等复合材料用于高性能双电层电容器及赝电容器的组装及稳定、灵敏生物传感器的构筑。 发展的制备功能化碳纳米复合材料的方法具有简单、高效、快速且通用性强等特点。通过详细的研究材料的结构和性能,阐明了其结构与机械性能（如拉伸强度、断裂伸长率、拉伸模量等）和电化学性能（如超级电容器的电容量、循环寿命、能量密度、功率密度;生物传感器的选择性、稳定性、灵敏度等）之间的构效关系,为制备高性能电极材料提供了新的设计思路。项目成果已经在Analytical Chemistry, ACS catalysis, Journal of Materials Chemistry, Journal of Power Sources, ploymer等国际权威期刊上发表,获得了广泛的关注,被他人多次正面引用。