DOI: 10.3390/polym13223938
在本研究中，将聚丙烯腈（PAN）与可再生聚合物木质素混合，通过静电纺丝技术制备出电纺纳米纤维。木质素被用作软模板，通过选择性溶解技术从纳米纤维中去除，以制备多孔PAN纳米纤维。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）和Brunauer-Emmett-Teller（BET）对这些纳米纤维进行表征，以研究其性质和形貌。结果表明木质素可以均匀地混合到PAN溶液中并成功地电纺成纳米纤维。FESEM结果表明PAN:木质素比例与电纺纤维的直径之间存在密切关系。通过选择性化学溶解技术成功地从电纺纳米纤维中去除木质素，从而使纳米纤维表面粗糙且多孔。BET结果表明，与PAN纳米纤维相比，去除木质素后PAN/木质素纳米纤维的比表面积增加了一倍以上。经选择性化学溶解后，当PAN/木质素比例为8:2时，纳米纤维的比表面积最高，为32.42m2/g，平均孔径为5.02nm。经选择性化学溶解后，电纺纳米纤维的直径也略有减小。综上，多孔PAN纳米纤维可作为生产高度多孔碳纳米纤维的前体。
图1.与PAN和木质素相比，选择性化学溶解后PAN/木质素纳米纤维的FTIR光谱。
图2.纯PAN和选择性化学溶解后PAN/木质素纳米纤维的FTIR光谱。
图3.选择性化学溶解前具有不同PAN:木质素比率的纳米纤维的FESEM显微照片：（a）PAN，（b）9:1，（c）8:2，（d）7:3，（e）6:4。选择性化学溶解后具有不同PAN:木质素比率的纳米纤维的FESEM显微照片：（a'）PAN，（b'）9:1，（c'）8:2，（d'）7:3和（e'）6:4。
图4.选择性化学溶解之前（纯纳米纤维）和之后（改性纳米纤维）的纳米纤维直径图。
图5.选择性化学溶解前纳米纤维的DTG曲线。
图6.选择性化学溶解后纳米纤维的DTG曲线。
图7.（a）7:3 PAN/木质素纳米纤维和（b）选择性化学溶解后7:3 PAN/木质素纳米纤维的XRD谱。
图8.PAN/木质素纳米纤维的各种比例图，以及BET表面积和平均直径。
