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芳烃油的芳烃含量高,C/H高,灰分等杂质少,是制备炭材料的优质原料。静电纺丝是一种制备高性能纳米炭纤维的技术,因可纺原料种类丰富、纺丝效果好等优势而备受关注。静电纺丝制备的纳米炭纤维具有比表面积高、导电性好、自支撑等优势,是一种优异的锂离子二次电池用炭负极材料。以芳烃油为碳源,采用静电纺丝制备纳米炭纤维,有望在制得高性能锂离子二次电池用炭负极材料的同时,为芳烃油的高附加值利用开辟新的应用途径,研究意义重大。本研究以芳烃油为原料,经交联、改性,合成改性COPNA树脂。硅改性COPNA树脂与聚乙烯吡咯烷酮配制成一定浓度的混合溶液,在静电纺丝装置中纺丝得到原丝纤维,原丝纤维加热一段时间后经多巴胺溶液浸渍,随后经预氧化、炭化得到炭纤维,最后将炭纤维应用于锂离子二次电池的负极材料。研究不同交联剂、不同改性剂对COPNA树脂性能的影响规律,深入阐明树脂的合成及改性机理,确定适宜纺丝的浓度范围,探讨聚多巴胺解决预氧化过程中原丝纤维熔融的可行性,分析炭化温度对炭纤维性能的影响,并考察所制备的炭纤维用作锂离子二次电池负极材料时的电化学性能。研究结果表明,以三聚甲醛为交联剂合成的COPNA树脂性能优于对苯二甲醇交联剂合成的COPNA树脂,以纳米二氧化硅为改性剂合成的树脂性能优于环氧树脂改性的树脂,且相应的机理分别为阳离子亲电取代反应和脱水缩合反应。聚乙烯吡咯烷酮与硅改性COPNA树脂质量比为(3-5):15时,相应的粘度为273-735 mPa·s,经静电纺丝可以得到纤维形貌完好的原丝纤维。原丝经多巴胺溶液浸渍后,在原丝表面自聚合形成高软化点的聚多巴胺涂层,有效地解决了原丝在预氧化过程的熔融问题。当炭化温度由800升至1000 oC时,炭纤维的电导率由2.96升至33.3 S cm-1。炭纤维用作锂离子二次电池负极材料时,因具有高导电性、高外比表面积而表现出良好的电化学性能:在100 mA g-1的电流密度下,首次放电比容量达385 mA h g-1,循环90次后仍能稳定在216 mA h g-1。