电化学氧化改性对碳纤维功能材料性能的影响
【摘要】：
未经过表面处理的碳纤维表面能低,约为2.7×10-3 N/m,表面呈现憎液性,缺乏有化学活性的官能团,限制了碳纤维作为电极材料的应用。70年代中期发展起来的化学修饰电极(Chemically Modified Electrode,简称CME),为碳纤维电极的制备提供了新的思路。它是通过在电极表面进行分子设计,将具有优良特性的分子、离子、聚合物固定在电极表面,改变电极和电解液界面的微结构,使电极具有良好的电催化性能。CME丰富了电极材料,为直接氧化处理有机物开辟出新的途径。
本文通过实验发现:采用0.5mol L-1磷酸溶液,2.0A/g的电流密度,通电5min电化学氧化处理的碳纤维为最佳方案。氧化处理后碳纤维接触角下降了约16o,表面能增加了近9倍,与环氧树脂基体粘接性能提高了33%,电化学响应明显改善。这些实验说明了电化学氧化改性是有效的手段,它使得碳纤维表面接上了数量丰富的活性官能团。通过红外光谱确定碳纤维表面接上的活性官能团主要为内酯基、羧基和羟基。系统讨论了未处理碳纤维在无机酸、无机盐和碱溶液中的电化学性质,表明碳纤维在酸性溶液中氧化最剧烈,中性溶液中的氧化较弱,碱性溶液的变化几乎可以忽略,说明选取磷酸电化学氧化碳纤维是合理的途径。分析了处理后碳纤维的电化学行为,0.5V氧化峰反映出纤维表面一些化学键发生了断裂,表面活性碳原子增加,表面已有的一些官能团被进一步氧化;0.19V氧化峰是纤维表面活性碳原子和吸附的氢氧根离子发生电化学氧化所致。
实验还发现,处理后的碳纤维对电极分析标准溶液K4Fe(CN)6加KCl混合溶液、FeSO4加HClO4混合溶液有良好的电化学响应,是适合作为电化学分析的电极。将处理后的碳纤维和碳纳米管电极应用于水溶液中低浓度苯酚(低于5m mol L-1)的检测和氧化处理,发现碳纤维和碳纳米管电极可以在较低的电位(1.0VvsSCE)实现连续氧化,能克服电极吸附。恒电位氧化显示,碳纤维在1200s内保持了电极活性,能有效降低水溶液中的苯酚含量;碳纳米管电极在6000s之后仍然能保持活性,能逐渐将苯酚氧化直到完全清除。分析苯酚的氧化路径显示,苯酚被直接氧化为CO2,避免了二次污染,这证明了碳纤维和碳纳米管作为电极材料,在对污水中苯酚处理方面有应用前景。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TB34
|
|
|
|
| 1 |
余木火,赵世平,滕翠青,韩克清,余奇平,顾丽霞;粘胶基碳纤维连续式电化学氧化表面处理(1)——碳纤维表面的物理化学性能[J];玻璃钢/复合材料;2000年01期 |
| 2 |
余木火,赵世平,滕翠青,韩克清,余奇平,顾丽霞;粘胶基碳纤维连续式电化学氧化表面处理(Ⅱ)碳纤维增强复合材料的界面[J];玻璃钢/复合材料;2000年02期 |
| 3 |
吴庆,陈惠芳,潘鼎;碳纤维表面处理与上浆综述[J];材料导报;2000年06期 |
| 4 |
曹海琳,黄玉东,张志谦,刘立洵;碳纤维阳极氧化法处理对复合材料界面性能的影响[J];材料工程;2000年04期 |
| 5 |
曹海琳,黄玉东,张志谦,姚旺;电解液对PAN-基碳纤维电化学改性效果的影响[J];材料科学与工艺;2004年01期 |
| 6 |
房宽峻,蔡玉青,戴瑾瑾,王菊生;电化学氧化后碳纤维的表面性质[J];中国纺织大学学报;1998年03期 |
| 7 |
房宽峻,蔡玉青,戴瑾瑾,王菊生;碳纤维在不同电解质溶液中的电化学特性[J];中国纺织大学学报;1999年03期 |
| 8 |
黄强,黄永秋,郑成斐,吴药镜,潘鼎;电化学表面处理对粘胶基碳纤维热稳定性的影响[J];东华大学学报(自然科学版);2002年06期 |
| 9 |
曹海琳,黄玉东,张志谦;NH_4HCO_3溶液中PAN-基碳纤维电化学改性机理[J];复合材料学报;2004年03期 |
| 10 |
曹海琳,黄玉东,张志谦,孙举涛;磷酸盐溶液中碳纤维表面电化学改性[J];复合材料学报;2004年03期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
冀克俭,邓卫华,陈刚,邵鸿飞,张以河,刘元俊,毛如增,汪信,陆路德,杨绪杰;臭氧处理对碳纤维表面及其复合材料性能的影响[J];工程塑料应用;2003年05期 |
| 2 |
雷雨,万怡灶,张宗强,周福刚,王玉林;纤维表面处理对三维编织碳纤维增强尼龙性能的影响[J];工程塑料应用;2003年09期 |
| 3 |
陈艳;郑志才;魏化震;王兆增;葛林海;安运成;;环氧树脂/PBO纤维复合材料性能研究[J];工程塑料应用;2006年01期 |
| 4 |
邓红艳;朱琨;魏鹏;张伟;;高铁酸钾处理废水中硝基苯的研究[J];环境科学与管理;2009年09期 |
| 5 |
李海涛;张学军;田艳红;;循环伏安法对PAN基高模碳纤维阳极氧化表面处理的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2010年03期 |
| 6 |
王云英;孟江燕;陈学斌;白杨;;复合材料用碳纤维的表面处理[J];表面技术;2007年03期 |
| 7 |
彭佳;胡陈果;;电化学氧化对碳纤维表面电化学性质的影响[J];表面技术;2008年04期 |
| 8 |
朱业晋;赖闻玲;;高铁酸钾处理钨湿法冶金萃取废液的研究[J];江西师范大学学报(自然科学版);2006年03期 |
| 9 |
张和安;杨立强;侯豪情;;制造太空缆的高强度聚合物材料[J];江西师范大学学报(自然科学版);2006年06期 |
| 10 |
高嵩,姚广春;化学镀铜前碳纤维预处理的研究[J];材料保护;2005年07期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
丁美平;寇开昌;田普锋;颜录科;;不同方法处理碳纤维增强PTFE复合材料性能的研究[J];工程塑料应用;2006年04期 |
| 2 |
甘永学,吴云书;碳纤维增强铜基复合材料[J];兵器材料科学与工程;1991年02期 |
| 3 |
王玉果,王玉林,万怡灶,董向红;纤维表面处理对三维编织碳纤维/环氧复合材料力学性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2001年02期 |
| 4 |
张复盛,吴瑜,庄严;双丙酮丙烯酰胺在碳纤维表面的电聚合研究[J];北京航空航天大学学报;1998年02期 |
| 5 |
陈建君;姜志国;黄丽;李效玉;;端胺基聚氨酯增韧环氧树脂的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2006年06期 |
| 6 |
笪有仙,孙慕瑾;增强材料的表面处理(一)[J];玻璃钢/复合材料;1999年05期 |
| 7 |
曾金芳,丘哲明,乔生儒;纤维表面处理对F-12复合材料剪切性能的影响[J];玻璃钢/复合材料;2000年05期 |
| 8 |
王云英;孟江燕;陈学斌;白杨;;复合材料用碳纤维的表面处理[J];表面技术;2007年03期 |
| 9 |
杜慧玲,齐锦刚,庞洪涛,万怡灶,王玉林;表面处理对碳纤维增强聚乳酸材料界面性能的影响[J];材料保护;2003年02期 |
| 10 |
陶宁,凤仪,王成福;纤维分布方式对碳纤维—铜复合材料导热性能的影响[J];材料导报;1999年06期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
石子源,高宏,王德庆;碳纤维的化学镀镍及其复合材料[J];兵器材料科学与工程;1997年01期 |
| 2 |
张复盛,吴瑜,庄严;双丙酮丙烯酰胺在碳纤维表面的电聚合研究[J];北京航空航天大学学报;1998年02期 |
| 3 |
庹新林,王伯羲;碳纤维表面镀铜的研究[J];北京理工大学学报;1999年05期 |
| 4 |
曹海琳,黄玉东,张志谦,刘立洵;碳纤维阳极氧化法处理对复合材料界面性能的影响[J];材料工程;2000年04期 |
| 5 |
杨永岗,贺福,王茂章,张碧江;炭纤维表面处理的新方法-气液双效法[J];材料研究学报;1998年02期 |
| 6 |
房宽峻;戴瑾瑾;王菊生;;STUDY ON FUNCTIONAL GROUPS OF CARBON FIBER SURFACE[J];Journal of China Textile University(English Edition);1994年02期 |
| 7 |
房宽峻,蔡玉青,戴瑾瑾,王菊生;电化学氧化后碳纤维的表面性质[J];中国纺织大学学报;1998年03期 |
| 8 |
时东霞,刘宁,杨海强,高聚宁,江月山,庞世瑾;聚丙烯腈基碳纤维的表面结构研究[J];电子显微学报;1997年06期 |
| 9 |
贺福;王润娥;;用气相氧化法对碳纤维进行表面处理[J];复合材料学报;1988年01期 |
| 10 |
吴人洁;下世纪我国复合材料的发展机遇与挑战[J];复合材料学报;2000年01期 |
|
手机打开
快捷付款方式
订购知网充值卡
订购热线
帮助中心