静电纺丝纳米纤维上“长出”纳米颗粒，用作电池阴极材料

jintou

纳米颗粒通常具有与本体材料不同的光学，电学，磁学或催化性质。然而，通常纳米颗粒的团聚会严重影响这些特殊的纳米特性，因此，使纳米颗粒相互分开，可以长时间地稳定其性能。

加州理工学院化学与化学工程系Giapis教授组利用无针静电纺丝技术，通过将电解质磷酸二氢铯（CDP）与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）或聚乙烯醇（PVA）聚合物溶液混合，并加入少量以DMF为溶剂的聚苯胺（PANI）溶液来增加样品的电导率。在静电纺丝后高温热处理纳米纤维样品，成功制得了可用于固体酸性燃料电池（SAFCs）的纳米纤维电极。

在静电纺丝过程中，DMF较低的蒸汽压导致其不易挥发。磷酸二氢铯（CDP）由于不溶于DMF，在静电纺丝末期易形成过饱和状态，会在PVP或PVA纳米纤维内部及表面成核结晶“长出”纳米颗粒。同机械压制磷酸二氢铯（CDP）粉末生产的阴极相比，该纳米纤维电极在每个电流密度下都具有更高的电池电压，其原因是纳米纤维电极表面积（21m2/g）相比于传统阴极表面积（2.4m2/g）更大，约为9倍。同时因为PVP和PVA在氧化还原反应中没有活性，所以需要通过300℃高温热处理去除。在该实验中，PVP与PVA不同的热解性质导致了PVP基纳米纤维相比于PVA基纳米纤维具有更好的电化学性能。该方法维持了纳米颗粒的分散状态，为在纳米纤维表面附着纳米颗粒提供了新的思路。

该研究成果近期发表于《Nature Communications》上。

参考文献：

”Spontaneous formation of nanoparticles on electrospun nanofibres, (2018) 9:4740”

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-018-07243-5