PAN基碳纳米纤维中金属/金属氧化物纳米粒子形成机制与功能实现的关联研究

金属或金属氧化物纳米粒子/碳纳米纤维(M、MOx/CNFs)复合材料具有独特的性能特点，在催化、电池、生物医药等领域具有广泛的应用前景。但目前采用前体物质结合PAN静电纺丝法制备M、MOx/CNFs复合材料的研究，基本都还局限于如何在CNFs中形成M/MOx纳米粒子，及对所得M、MOx/CNFs相关性能的表征研究，缺乏对制备过程中一些关键科学问题的深入、系统地研究，从而导致材料制备重复性差，性能发挥不稳定。针对上述不足，本申请提出：通过对过渡金属前躯体与高分子溶液的相容性、纺丝液微相分离行为及电纺纳米纤维的多相结构、热牵伸-预氧化-焙烧碳化过程中复合纳米纤维的结构演变规律等影响性能发挥的数个关键科学问题的定量研究，并结合电化学性能、光催化性能或生物活性等相关性能表征，建立关键工艺参数-结构-性能之间的定量或者半定量关联，最终实现M、MOx/CNFs功能复合材料可控制备和协同增效的目标。

金属或金属氧化物纳米粒子/碳纳米纤维(M、MOx/CNFs)复合材料具有独特的性能特点，在催化、电池、生物医药等领域具有广泛的应用前景。本项目针对M、MOx/CNFs复合材料制备过程中组成、结构演变规率等影响性能发挥的关键科学问题，重点研究了生物活性玻璃陶瓷纳米粒子与碳纳米纤维原位生成过程中，碳化条件、前躯体投料比变化对材料微观形貌、晶相结构以及生物活性的影响；针对负载金属锡和二氧化钛纳米粒子的碳纳米纤维体系，研究碳化工艺对复合碳纳米纤维膜的形貌、金属锡和二氧化钛纳米粒子的晶相结构和粒子分布、以及材料电化学性能的影响，初步建立了M/CNFs、MOx/CNFs复合材料结构-功能之间的定量/半定量关联性。