寻找一种简单的方法，使碳纳米纤维与氮结合并赋予其特定功能

《Surfaces and Interfaces》：In search of a simple way to functionalize carbon nanofibers with nitrogen

　　

Tatyana A. Maksimova | Mariya G. Kuts | Alexandra A. Ananina | Anna V. Nartova | Dmitry A. Shlyapin | Ekaterina V. Shelepova | Yury I. Bauman | Ilya V. Mishakov | Aleksey A. Vedyagin

摘要

含有氮官能团的碳纳米材料因其广泛的应用前景而备受关注。在本研究中，采用了一种后功能化技术将氮引入碳纳米纤维的结构中，其中三聚氰胺被用作氮源。首先，通过在650°C下使用Ni₅₄Fe₂₂Cr₁₃Cu₁₁合金催化分解C₂-C₄烃类来制备碳纳米纤维。其次，为了去除催化剂颗粒并引入氧物种，这些纤维用硝酸和硫酸的混合水溶液进行处理。最后，通过干法和湿法等多种方式将样品与三聚氰胺混合，并在惰性气氛中于不同温度下进行煅烧。样品的表征采用了透射电子显微镜、X射线光电子能谱以及低温氮吸附/脱附技术。结果表明，最简单的干法氮功能化方法能够获得氮含量为7.1 at%的材料。研究发现，碳纳米纤维氮功能化的最佳温度为500°C。此外，氮功能化对碳纳米纤维的结构没有显著影响，但略微降低了其力学性能。