第一部分 环境催化应用 3
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 131
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