Activated carbon fibers with manganese dioxide coating for flexible fiber supercapacitors with high capacitive performance

Fiber supercapacitor(FSC)is a promising power source for wearable/stretchable electronics and high capacitive performance of FSCs is highly desirable for practice flexible applications.Here,we report a composite of manganese dioxide(Mn O_2)and activated carbon fibers(ACFs)with high MnO_2mass loading and microporous structure(abbreviated as Mn O_2@ACF),which is used as a fiber electrode to produce a FSC with a high capacitive performance and a good flexibility.The MnO_2@ACF composite electrode in FSCs delivers an ultrahigh specific capacitance of 410 mF/cm^2at 0.1 mA/cm^2,corresponding to a high energy density of 36μWh/cm^2and high power density of 726μW/cm^2.Such high capacitive performance and simple fabrication method indicates that the Mn O_2@ACF composite is a very promising electrode material for flexible fiber supercapacitors.

STUDY ON THE FACTORS AFFECTING REDUCTION CAPACITIES OF ACTIVATED CARBON FIBERS

The reduction adsorption of silver diamminonitrate on different kinds of activated carbon fibers (ACF) has been studied in this paper. The effect of different parameters, including adsorption temperature, concentrations of activation agents, and activation time on the silver adsorption capacities of activated carbon fibers has been investigated. The results show that higher temperature in which the silver complex interacts with ACF, or higher concentration of activation agent, will make higher reduction adsorption capacities of ACFs. More over, ACFs activated with phosphoric acid have higher reduction capacities than those activated with zinc chloride or steam.

汞吸附过程中载银活性炭纤维的表面特征

用4种浓度不同的硝酸银溶液浸渍活性炭纤维制备载银活性炭纤维样品(ACF-1、ACF-2、ACF-3和ACF-4)。电镜扫描结果表明纤维表面附着的银颗粒直径随硝酸银浓度的升高而增大,结晶点位数量随浓度的升高而增多,且较多地分布在微孔边缘和交界处。电感耦合等离子体质谱仪分析表明各炭纤维载银量随浓度的升高而增大,并呈近似线性关系。汞吸附实验表明炭纤维负载银后对汞的吸附性能均得到提高,其提升程度与纤维表面的载银量有显著关联,其中ACF-4的单位汞吸附量约为原始活性炭纤维的33倍。X射线光电子能谱分析表明由于载银过程中纤维表面的氧(—O)物种增多,产生Ag—O—C配位键,增强了银粒子与纤维基体的相互作用,因而提高了纤维表面对汞的吸附势能和吸附容量。

几类载银活性炭纤维抗菌活性的比较

利用水蒸气活化和化学活化方法 ,制备了各种原料基活性炭纤维 ,并利用活性炭纤维的氧化还原特性 ,在其上负载金属银。研究并比较了这些载银活性炭纤维对大肠杆菌的杀灭作用。结果表明 ,原料基、活化方法、载银量、纤维的比表面积等因素均对材料的抗菌性能有一定的影响。磷酸活化的活性炭纤维表现出强的抗菌杀菌能力 ;载银量和比表面积越大 ,其灭菌能力越强 ;在适当载银量时 。

吸汞载银活性炭纤维和吸汞活性炭纤维的热脱附特性研究

70℃下分别对载银活性炭纤维（载银量14.07%）和活性炭纤维的片状吸附体进行气态汞吸附实验,测定出载银活性炭纤维汞饱和吸附量为192.3mg/g,活性炭纤维汞饱和吸附量为29.4mg/g,分别为普通活性炭的48倍-192倍和7倍-29倍。采用热重分析法（TGA）研究了两种吸附剂汞饱和后的热脱附再生特性。结果表明,汞饱和载银活性炭纤维的汞脱附发生在100℃-650℃,在70min内从50℃升温至650℃,汞脱附率为94.73%;汞饱和活性炭纤维的汞脱附发生在100℃-230℃,在40min内从50℃升温至350℃,汞脱附率为69.93%。扫描电镜分析发现,载银活性炭纤维因吸附汞而富集的银,经热脱附后变成均匀弥散于纤维表面的亚微米级和纳米级球状银颗粒;吸汞活性炭纤维经热脱附后物理吸附汞基本消失,而氧化汞颗粒反而变多,说明物理吸附的汞易于脱附,氧化汞难以脱附,同时在热脱附过程中存在金属汞向氧化汞的转化。

载银活性碳纤维对大肠杆菌吸附作用的研究

以大肠杆菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ）为对象，通过细菌吸附实验研究了载银活性碳纤维（ＡＣＦ（Ａｇ））对大肠杆菌的吸附特性．借助扫描电子显微镜（ＳＥＭ）进行细菌分布形态的观察和细菌数量的计算．结果表明，大肠杆菌易分布于ＡＣＦ（Ａｇ）表面的沟槽处；ＡＣＦ（Ａｇ）吸附的细菌数量随银含量、比表面积的增加而增大．此外，细菌吸附量还与ＡＣＦ（Ａｇ）表面银颗粒的大小有关．对吸附细菌的动力学亦进行了研究．

载银活性碳纤维对大肠杆菌的灭菌作用

采用真空浸清加热分解的方法制备了载很活性碳纤维（ACF（Ag））.以大肠杆菌为研究对象，用抑菌坏试验研究了ACF（Ag）的灭菌性能以及粮食量、银颗粒大小及原始活性碳纤维（ACF）的比表面积等因素对其灭菌性能的影响规律.结果表明，ACF（Ag）的灭菌性能随银含量和比表面积的增加而加强，在银含量相同时，其灭菌性能随银颗粒的减小而增强.

银负载对活性炭纤维汞吸附性能的影响

银氨溶液浸渍活性炭纤维制得载银量14.07%的载银活性炭纤维。以筒状吸附体吸附气态Hg0的方式研究活性炭纤维银载前后的汞吸附性能,结果表明,载银后活性炭纤维汞吸附性能明显提高。实验还发现:随吸附温度升高,活性炭纤维的汞吸附效率随先增加后降低,而载银活性炭纤维的汞吸附效率随吸附温度升高而一直降低;延长停留时间和添加H2O(g)对两者汞吸附均有利。采用片状吸附体对2种吸附剂的汞饱和吸附量进行了测定,实验得出:70℃下活性炭纤维汞饱和吸附量为29.4 mg/g,载银活性炭纤维汞饱和吸附量为192.3 mg/g,即活性炭纤维载银后汞饱和吸附量提高到原来的6.54倍。扫描电镜分析发现:活性炭纤维上物理吸附汞占绝大多数,化学吸附汞很少;负载银后汞只吸附在活性炭纤维的含银活性点上,银粒子与汞结合生成银汞齐后形状趋于规则,且主要分布于活性炭纤维微晶的晶棱交界处。

负载金属基活性炭纤维对一氧化氮和一氧化碳的吸附及催化性能研究

采用浸渍法制备了钯和铜化合物为主的系列金属基活性炭纤维 ,用气相色谱等手段对所制金属基活性炭纤维对一氧化氮和一氧化碳的吸附和催化性能进行研究。实验结果表明 :负载二价钯的活性炭纤维对一氧化碳有突出的吸附能力 ,随着钯载负量增大 ,样品对一氧化碳的吸附容量增加 ,动态吸附穿透时间延长。采用铜 /钯混合物负载比用单组份钯可提高对一氧化碳的动态吸附效率 ,节省钯的用量。经 40 0℃热处理的负载钯活性炭纤维在30 0℃以上的催化温度对 CO/NO混合气体有很高的催化转化率 ,在合适条件下达 1 0 0 %。当钯的使用量相同时 ,钯 /铜活性炭纤维比单组份钯负载活性炭纤维催化效率更高一些。钯 /铜活性炭纤维催化剂连续使用 70 h后催化效率仍然保持 1 0 0 %。

银型抗菌活性碳纤维的结构及其抗菌性能的研究

利用活性碳纤维的高效吸附性能 ,通过浸渍法把银、银盐等金属或金属化合物吸附沉积在活性碳纤维上 ,并对其进行适当处理 ,制备出含细小银化合物或金属银颗粒的活性碳纤维。利用扫描电镜 ,X 射线衍射 ,ICP发射光谱等分析测定方法研究了银型抗菌活性碳纤维的结构。研究了这类银型抗菌活性碳纤维对大肠埃氏杆菌 (Escherichiacoli)和金黄色葡萄球菌 (Staphylococlusaureus)的杀灭效果。结果表明 ,这类银型抗菌活性碳纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有很强的杀灭能力 ,经其处理后 ,水中的大肠杆菌和金黄色葡萄菌被完全杀灭。对每次使用后被洗脱的银含量测定表明 。

活性碳纤维载银工艺及其表面银颗粒的形态特征

以自制粘胶基活性碳纤维（ＡＣＦ）为载体，通过真空浸渍和真空热分解的方法在其表面沉积银，制得了载银活性碳纤维（ＡＣＦ（Ａｇ））。研究了载银工艺参数对ＡＣＦ（Ａｇ）的银含量、表面银颗粒大小、分布及形态的影响规律，提出了银颗粒的形核与长大机制；此外，还分析了银颗粒与ＡＣＦ结合力的影响因素。

亚甲基蓝和Ag^+在活性炭纤维上的共吸附

研究了水蒸汽活化和化学活化两类活性炭纤维（ACF）对水溶液中单组分亚甲基蓝和Ag（NH3）2+以及两者并存时的吸附特征．ACF对水溶液中亚甲基益的吸附量主要取决于其表面积和孔分布．ACF对Ag＋的还原—吸附能力则主要取决其表面的化学性质．相同条件下，化学活化的ACF对银离子的还原吸附量（300mg·g-1）比尔蒸汽活化的ACF的还原—吸附量（100mg·g-1）高．溶液中亚甲基益的存在显著改变了水蒸汽活化ACF对银离子的还原—吸附能力，使其对水中银离子的还原吸附量达600mg·g－1以上．

电气石/无机抗菌剂复合型中空活性碳纤维研究

本研究采用真空浸渍、溶胶凝胶和低温焙烧法,将电气石粉、氧化钛和银系抗菌剂载负在中空活性碳纤维(ACHF)的中心孔和表面上,制备了复合型负离子ACHF。测试表明:复合型负离子抗菌ACHF的微孔结构、高吸附性基本保持不变,在电气石、高价态银和TiO2的协同作用下,抗菌效果显著提高,水中浸泡对抗菌能力没有明显的影响,负离子释放量大于2000个/cm3,本研究制备的ACHF可广泛应用于空气或水的净化和抗菌领域。

含氮有机物对活性碳纤维还原吸附银的影响

用H3PO4 、ZnCl2 等活化剂分别制备了两种化学活化的活性碳纤维 (HPSACF和ZCSACF) ,并通过水蒸汽活化制备了水蒸气活化活性碳纤维 (SACF)。研究了它们对水溶液中Ag(NH3) 2 + 的还原吸附性能 ,并与活性碳 (AC)的还原吸附性能进行了比较。不同方法制备的活性碳纤维 (ACF)对Ag(NH3) 2 + 的还原吸附能力有显著的差异 ,以磷酸活化法制备的ACF的还原能力最强 ,而AC也有一定的还原吸附能力。含氮有机物的吸附对活性碳纤维或活性碳的还原吸附能力有很大的影响 ,一般而言 ,吸附至碳吸附剂上的对硝基苯酚和苯胺可促进AC、SACF和HPSACF的还原能力 。

载银活性炭纤维的结构表征与抗菌性能研究

本文采用扫描电镜、X射线衍射和光电子能谱等手段对载银活性炭纤维的表面结构进行了表征和分析，并测试了其抗菌性能。结果表明：载银活性炭纤维表面银颗粒呈纳米级均匀分布，粒径为20～40 nm，其存在形式为单质银；载银活性炭纤维具有优异的抑菌性能，当银含量达到2200 mg/kg时，对白色念珠菌（C.albicans）、大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）的抑菌率均可达到99.99%；载银活性炭纤维不仅起到抑制细菌生长繁殖的作用，还起到了一定程度的杀菌作用。

载银活性碳纤维对气态汞吸附特性的实验研究

采用银氨溶液浸渍活性碳纤维的方法,制得载银量为14.07%的载银活性碳纤维吸附剂。利用管式炉对载银活性碳纤维筒状吸附体进行汞吸附性能试验。研究发现:气体汞浓度为5263.5μg/m3、H2O(g)体积分数为7%、吸附温度90℃、气体在吸附体的停留时间为0.1s条件下,筒式吸附体在前30min内汞吸附效率98%以上,吸附300min后汞吸附效率仍在20%以上。研究还表明,温度升高,汞吸附效率降低;停留时间延长,汞吸附效率增加;H2O(g)的存在有利于汞吸附,但H2O(g)含量过高又使汞吸附效率略有降低。扫描电镜分析发现,汞只吸附在含银活性点上,吸汞前形状不规则的银粒子与汞结合后变成形状较规则的银汞齐颗粒,且主要分布于活性碳纤维微晶的晶棱交界处。

中空活性炭纤维-纳米银敷料对感染创面作用的初步报告

目的:观察首次将研发的中空活性炭纤维和纳米银结合医用敷料在创面治疗中的抗菌效果,以及对创面愈合时间的影响。方法:制作动物感染手术创面模型为受试对象,中空活性炭纤维-纳米银敷料为实验组、磺胺嘧啶银敷料和新霉素-黄连素敷料为对照组。结果:对每组创面进行细菌培养计数,观察创面感染情况和创面愈合时间。三组相比,中空活性炭纤维-纳米银组创面细菌检出率最低,创面愈合时间最短。结论:中空活性炭纤维-纳米银敷料能有效抑制创面细菌的生长和繁殖,可间接促进创面愈合,是目前临床上较为理想的创面敷料。

木质活性炭纤维负载纳米TiO_2降解甲醛的效果

以杉木木粉经苯酚液化、熔融纺丝、固化处理、二氧化碳活化后获得的木质活性炭纤维为载体,采用溶胶–凝胶法制备木质活性炭纤维负载纳米TiO2(WACFs/TiO2)光催化复合材料.研究光照时间、WACFs/TiO2催化剂用量、纳米TiO2负载量和初始甲醛质量浓度对WACFs/TiO2降解甲醛效果的影响.结果表明:随着光照时间、催化剂用量、初始甲醛质量浓度的增加,WACFs/TiO2对甲醛的降解率逐渐增加,但催化剂用量对甲醛降解率的影响相对较小;随TiO2负载量的增多,WACFs/TiO2对甲醛的降解率呈现先增加后减小的趋势.当光照时间7,h、催化剂用量0.5,g、纳米TiO2负载量29.89%、初始甲醛质量浓度8.82,mg/L时,WACFs/TiO2对甲醛的降解率达到92.33%.

载银活性炭纤维银离子释放机理研究

本文采用ICP-OES法测定载银活性炭纤维浸渍水溶液中的银含量,分析了其银离子释放的机理、影响因素和银离子释放的持续性能。结果表明,载银活性炭纤维银离子释放的过程由纤维表面银颗粒的银离子释放与活性炭纤维对银离子的还原吸附共同作用完成;浸渍过程中银离子释放浓度随水溶液中溶解氧浓度、载银活性炭纤维银含量的增加而增大,随水溶液p H值、浸渍温度的提高而减小;载银活性炭纤维的银离子释放持续性能优异。

载银活性炭纤维的制备及应用性能

以粘胶纤维、烷基化环糊精和硝酸银为原料,采用原位还原法制备载银粘胶纤维;再经炭化和活化,制备了银含量约为2 200 mg/kg的载银活性炭纤维。结果表明,该载银活性炭纤维具有优异的抗菌性能,对白念珠菌(ATCC10231)、金黄葡萄球菌(ATCC6538)的抗菌率达到99%以上,且具优异的抗菌耐久性能,超声波清洗50次后,载银活性炭纤维的银含量未见明显下降;体外细胞毒性检测结果表明,载银活性炭纤维体外细胞毒性为1级,无明显的细胞毒性,体现了优异的生物安全性能。