王鑫，汪丽莉，刘烨，张朝民

（1. 上海工程技术大学数理与统计学院，上海 201620；2. 上海工程技术大学材料工程学院，上海 201620）

0 引言

碳纳米纤维（Carbon nanofibers，CNFs）材料具有易于电荷传导、比表面积大孔径小、吸附性能好等特点，因此能够在电化学反应中提供更多的活性位点，从而成为高效的储能材料[1]。它所具有的特殊长径比结构在作为电极材料时，不但可以缩短离子扩散路径，加快离子脱嵌的速度，还可以缓冲材料在重复工作时产生的体积膨胀，起到保持结构完整性，延长使用寿命的作用[2]。但是，由于制备成本高，而且理论储锂容量低（372 mA·h·g-1），无法支持大功率、高消耗电器运作，碳纳米纤维材料不适应大规模生产。为了适应新的技术要求，满足先进的生产需要，以掺杂、包覆和介孔结构设计为主的碳纳米纤维材料的改性研究成为了新的研究焦点。其中静电纺丝结合掺杂改性方法制备碳纳米纤维以其工艺简单、操作安全、设计灵活、效果显著而成为最常用的方式，也是最具商用潜质的方法。

1 掺杂型碳纳米纤维的制备

有众多方法可用于制备一维纳米结构，例如硬物理模板法、软化学模板法、溶液自组装法，以及分子梳法等[3]。相较于这些方法，静电纺丝法具有低成本，操作简单等特点，能够连续生产高长径比、大孔隙率、高机械强度和组分可控的纳米纤维。在设计之初，通过掺杂活性物质，可以改善碳纳米纤维的性能，是改性碳纳米纤维的最简单有效的方法。图1为用静电纺丝法制备掺杂型碳纳米纤维的实验流程图。……