微纳纤维的制备及其应用是科学研究的前沿和热点之一。碳化硅微纳纤维具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、强度高以及载流子迁移速率快等优点，是一种具有广阔应用前景的结构与功能材料。本书较为全面地总结了作者十多年来在碳化硅微纳纤维及其应用方面的研究成果，系统介绍了常规SiC超细纤维、多孔SiC超细纤维、SiC纳米纤维、梯度结构ZrO2/SiC复合超细纤维以及分级结构金属氧化物/SiC超细纤维等系列SiC微纳纤维的制备及其在隔热、传感和催化等方面的应用等内容。
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丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 一维SiC材料简介 1
1.1.1 SiC的基本性质 1
1.1.2 一维SiC纳米材料及其制备方法 2
1.1.3 SiC微纳材料的应用研究 8
1.2 静电纺丝简介 12
1.2.1 静电纺丝原理 12
1.2.2 静电纺丝工艺参数 13
1.2.3 静电纺丝制备微纳陶瓷纤维 23
1.3 微纳SiC纤维的应用 26
1.3.1 传感探测领域的应用 26
1.3.2 能源环保领域的应用 31
1.3.3 高性能复合材料领域的应用 33
参考文献 35
第2章 静电纺丝制备超细SiC纤维 40
2.1 纺丝溶液的性质 40
2.1.1 PCS先驱体的组成结构 40
2.1.2 溶剂的选择 43
2.1.3 纺丝溶液的性质 45
2.2 PCS超细纤维静电纺丝工艺研究 48
2.2.1 静电纺丝正交实验 48
2.2.2 最佳实验方案论证 52
2.3 超细PCS纤维的不熔化 52
2.3.1 PCS超细纤维的去溶剂化 54
2.3.2 空气不熔化的化学过程 55
2.3.3 空气不熔化条件对PCS超细纤维中硅氢反应程度的影响 56
2.4 超细PCS不熔化纤维的无机化 58
2.4.1 PCS不熔化纤维的无机化过程分析 58
2.4.2 超细PCS纤维的烧成过程 59
2.5 SiC超细纤维的组成结构表征 60
参考文献 62
第3章 多级孔结构SiC超细纤维的制备及性能 64
3.1 引言 64
3.2 大孔介孔微孔SiC超细纤维的制备 64
3.2.1 溶剂对纤维孔结构的影响 65
3.2.2 湿度对纤维直径和孔结构的影响 66
3.2.3 PCS浓度对纤维孔结构的影响 68
3.2.4 烧成温度对纤维孔结构的影响 76
3.3 SiC超细纤维中多级孔结构的形成机制 79
3.3.1 大孔的形成机制 79
3.3.2 介孔和微孔的形成机制 81
3.4 大孔介孔微孔SiC超细纤维的性能 82
3.4.1 高温耐腐蚀性能 82
3.4.2 亲水亲油性 84
3.4.3 快速传质性能 87
参考文献 92
第4章 模板法制备介孔SiC纳米纤维 93
4.1 介孔SiC纳米纤维的制备 93
4.1.1 碳纳米纤维的制备 94
4.1.2 碳热还原温度对SiC NFs组成和结构的影响 95
4.1.3 反应时间对SiC NFs组成和结构的影响 98
4.1.4 不同直径及有序SiC NFs的制备 100
4.1.5 SiC NFs的合成机制 107
4.2 介孔SiC纳米纤维的组成调控及其对光催化性能的影响 109
4.2.1 SiC NFs中自由碳含量的调控 109
4.2.2 不同碳含量SiC NFs的光催化制氢性能 117
4.3 介孔 SiC 纳米纤维的光催化产氢机制研究 122
4.3.1 SiC NFs的亲疏水性能 123
4.3.2 碳含量对SiC NFs光吸收范围的影响 123
4.3.3 碳含量对SiC NFs上光生电子和空穴分离效率的影响 124
4.3.4 溶液pH值对SiC NFs上光生电子和空穴分离效率的影响 126
参考文献 128
第5章 共混法制备纳米SiC纤维 130
5.1 引言 130
5.2 纳米SiC纤维的制备 132
5.2.1 助纺聚合物对纤维形貌的影响 133
5.2.2 表面活性剂对纤维形貌的影响 135
5.2.3 静电纺丝工艺参数对纤维形貌的影响 136
5.2.4 热处理工艺对纤维形貌及组成的影响 137
5.3 纳米SiC纤维的性能 141
5.3.1 纳米SiC纤维膜的力学性能 141
5.3.2 纳米SiC纤维的耐高温耐腐蚀性能 142
5.4 柔性纳米SiC纤维膜的制备 143
5.4.1 普通陶瓷纳米纤维脆性问题分析及解决方案 143
5.4.2 SiC纳米纤维脆性问题分析及解决方案 146
5.4.3 有机盐对纺丝溶液性质的影响 150
5.4.4 有机盐的引入对纤维形貌的影响 152
5.4.5 柔性SiC纳米纤维组成结构 153
5.5 柔性纳米SiC纤维膜的力学性能 156
5.5.1 柔性纳米SiC纤维膜力学性能 156
5.5.2 提高纳米SiC纤维力学性能的机制 159
5.6 柔性纳米SiC纤维膜疏水性能 164
5.6.1 纤维膜的疏水性能 165
5.6.2 纤维膜的疏水机制 169
5.7 柔性纳米SiC纤维的高温氢气气敏性能 172
5.7.1 纤维的高温氢气气敏性能 172
5.7.2 纤维的高温氢气气敏机制 174
5.7.3 自支撑柔性纳米SiC纤维膜的高温氢气气敏性能 178
5.8 本章小结 181
参考文献 182
第6章 中空纳米SiC纤维 185
6.1 引言 185
6.1.1 中空纳米SiC纤维构建的意义 185
6.1.2 中空纳米SiC纤维成型方法 186
6.2 单针静电纺丝制备中空纳米SiC纤维 187
6.2.1 分散工艺对纳米SiC纤维形貌的影响 188
6.2.2 中空纳米SiC纤维的组成与结构 190
6.3 SiC纳米棒构建的中空纳米SiC纤维的制备 195
6.3.1 SiC纳米棒构建的中空纳米SiC纤维的制备 195
6.3.2 HSiC纤维形貌与组成结构 199
6.3.3 HSiC纤维的形成机制 202
6.4 Pt/HSiC纤维的制备与组成结构 204
6.4.1 Pt/HSiC纤维的制备 204
6.4.2 Pt/HSiC纤维的组成结构 206
6.5 Pt/HSiC纤维的高温氨气传感性能及机制分析 209
6.5.1 Pt/HSiC纤维的高温氨气传感性能 209
6.5.2 Pt/HSiC纤维高温氨气传感机制分析 212
6.6 本章小结 214
参考文献 215
第7章 超细ZrO2 /SiC径向梯度复合纤维 217
7.1 引言 217
7.2 PCSZ原纤维的制备 218
7.2.1 PCSZ纺丝溶液的配制 218
7.2.2 静电纺丝工艺研究 222
7.3 不熔化及熟化工艺 226
7.3.1 静电纺丝PCSZ原纤维的红外光谱分析 226
7.3.2 静电纺丝PCSZ原纤维的不熔化工艺研究 228
7.3.3 PCSZ原纤维熟化和不熔化工艺研究 230
7.4 纤维形貌、组成与结构表征 233
7.4.1 纤维形貌表征 233
7.4.2 超细ZrO2 /SiC纤维组成与结构表征 234
7.4.3 超细ZrO2 /SiC径向梯度纤维组成与结构表征 239
7.5 纤维耐高温抗氧化和耐碱性能研究 242
7.5.1 耐高温性能 242
7.5.2 高温抗氧化性能 243
7.5.3 耐碱腐蚀性能 244
7.6 本章小结 246
参考文献 246
第8章 分级结构纳米金属氧化物/SiC复合纤维的制备及性能 247
8.1 分级结构纳米异质结概述 248
8.1.1 分级结构纳米材料的提出与特点 248
8.1.2 纳米异质结的结构特点 249
8.1.3 纤维型分级结构纳米异质结的研究现状 249
8.2 纳米TiO2和SnO2的研究进展 251
8.2.1 TiO2的结构与性质 252
8.2.2 纳米TiO2的制备及应用 253
8.2.3 SnO2的结构与性质 256
8.2.4 纳米SnO2的制备及应用 257
8.3 纳米TiO2/SiC和SnO2/SiC的研究进展 259
8.3.1 纳米TiO2/SiC的研究现状 259
8.3.2 纳米SnO2/SiC的制备及应用 260
8.4 分级结构TiO2纳米棒/SiC复合纤维的制备 261
8.4.1 反应温度的影响 262
8.4.2 反应时间的影响 263
8.4.3 溶液中HCl的浓度的影响 265
8.4.4 TBT添加量的影响 267
8.5 分级结构TiO2纳米片/SiC复合纤维的制备 268
8.5.1 HF质量分数对纳米TiO2形貌的影响 269
8.5.2 TBT与SiC纤维的质量比对TiO2 NSs分布密集度的影响 271
8.5.3 超薄TiO2 NSs/SiC复合纤维的制备 272
8.6 分级结构纳米TiO2@ MMM-SFs复合纤维 273
8.6.1 分级结构纳米TiO2/MMM-SFs的组成结构表征 273
8.6.2 TiO2纳米棒和纳米片的水热生长机制分析 281
8.7 分级结构纳米TiO2@ MMM-SFs复合纤维的性能 283
8.7.1 气敏性能 283
8.7.2 光催化性能 287
8.8 分级结构SnO2 NPCs@ MMM-SFs的制备与性能 293
8.8.1 分级结构SnO2 NPCs@ MMM-SFs的制备与表征 293
8.8.2 分级结构SnO2 NPCs@ MMM-SFs的性能 298
8.9 分级结构SnO2 NSs@ SiC NFs的制备与组成结构表征 300
8.9.1 分级结构SnO2 NSs@ SiC NFs的制备 300
8.9.2 分级结构SnO2 NSs@ SiC NFs的组成结构表征 303
8.10 分级结构SnO2 NSs@ SiC NFs的气敏性能 310
8.10.1 温度对传感器响应值的影响 311
8.10.2 响应值与乙醇浓度的相关性 313
8.10.3 SnO2 NSs@ SiC NFs的响应/恢复性能 315
8.10.4 SnO2 NSs@ SiC NFs的气敏选择性 318
8.10.5 SnO2 NSs@ SiC NFs的气敏重现性和长期稳定性 319
8.11 分级结构SnO2 NSs@ SiC NFs的光催化性能 321
参考文献 323
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