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靜電紡絲技術(shù)在超級(jí)電容器中的應(yīng)用

靜電紡絲具有工藝簡(jiǎn)單、材料體系廣泛、環(huán)境友好等特點(diǎn)，是制備連續(xù)納米纖維最有效的方法之一。所制備的納米纖維具有結(jié)構(gòu)可控、成分可調(diào)等特點(diǎn)，在過(guò)濾材料、生物支架、藥物載體、傳感、復(fù)合材料等領(lǐng)域都顯示出誘人的應(yīng)用前景。特別是其巨大的納米表面和網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu)(以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為例，形貌見(jiàn)圖3)可調(diào)等優(yōu)勢(shì)，在超級(jí)電容器領(lǐng)域倍受親睞。本文對(duì)近年來(lái)靜電紡絲技術(shù)在超級(jí)電容器電極材料和隔膜材料的研究進(jìn)行綜述，并展望其應(yīng)用前景。
1靜電紡絲技術(shù)制備電極材料
1.1碳基電極材料
碳基電極材料因具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性價(jià)比等優(yōu)勢(shì)而備受青睞。常見(jiàn)的碳基電極材料有：活性炭、碳纖維、碳納米管、碳?xì)饽z等。制備方法有：催化化學(xué)氣相沉積、激光氣化、電弧放電、模板法等。納米材料因獨(dú)特的納米尺寸因素，使得它具有一般材料所不具備的超大比表面積，而靜電紡絲是制備納米級(jí)碳纖維最簡(jiǎn)單的工藝之一。因此，無(wú)論是從成本還是工藝而言，靜電紡絲技術(shù)都是制備理想碳基電極材料的重要方法。研究表明，聚丙烯腈(PAN)因成絲性能好、含碳量高，而成為靜電紡制備碳納米纖維最常用的聚合物前驅(qū)體。靜電紡絲制取碳納米纖維需經(jīng)靜電紡)聚合物納米纖維)固化)碳化)碳纖維的工藝過(guò)程，其中碳化溫度的選擇對(duì)電極材料的電容性能也將產(chǎn)生影響，Ji等研究表明，700e碳化所得的碳材料較1000e時(shí)所得碳材料具有更好的電容保持性能。
Kim等利用靜電紡絲技術(shù)制取PAN納米纖維，經(jīng)固化)碳化)水蒸氣活化處理后得到活化的碳納米纖維(AC-NF)，其表面積可達(dá)1230m2˙g-1，在KOH電解質(zhì)下比電容量為175F˙g-1;Park等利用上述相同工藝，電紡聚苯并咪唑(PBI)制備碳納米纖維，其比表面積可達(dá)1220m2˙g-1，比電容量為178F˙g-1。
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