氮掺杂纳米碳纤维及其复合电极材料的制备与电化学性能研究的任务书.docx

氮掺杂纳米碳纤维及其复合电极材料的制备与电化学性能研究的任务书
任务书
一、任务目的
本实验旨在研究氮掺杂纳米碳纤维及其复合电极材料的制备方法和电化学性能，为其在能源存储与转化等领域的应用提供技术支持。
二、任务内容
1.实验设备与材料准备
（1）制备氮掺杂纳米碳纤维的前驱体：苯胺与乙酰丙酮混合物、聚丙烯腈（PAN）。
（2）制备氮掺杂纳米碳纤维：电纺丝设备、高温煅烧炉。
（3）制备复合电极材料：氮掺杂纳米碳纤维、碳黑、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯橡胶乳液。
（4）实验仪器：扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪、电化学工作站等。
2.实验流程
（1）制备氮掺杂纳米碳纤维前驱体：将苯胺与乙酰丙酮混合物和PAN溶液搅拌均匀后，静置12h，得到前驱体。
（2）氮掺杂纳米碳纤维制备：将前驱体通过电纺丝设备进行拉伸电纺，煅烧至800°C得到氮掺杂纳米碳纤维。
（3）复合电极材料制备：将氮掺杂纳米碳纤维、碳黑、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯橡胶乳液混合均匀后滴加硫酸至其呈现凝胶状供制备。
（4）电化学性能测试：使用电化学工作站测试复合电极材料的循环伏安特性、恒电流充放电循环特性以及电化学阻抗谱特性等。
3.实验条件
（1）制备氮掺杂纳米碳纤维的前驱体：实验室环境下，室温。
（2）氮掺杂纳米碳纤维制备：电纺丝设备为合适的直流电源、液氮气源，高温煅烧炉为焦炉，煅烧过程需保持惰性气氛。
（3）复合电极材料制备：实验室环境下，室温。
（4）电化学性能测试：实验室环境下，常温下进行。
4.任务要求
（1）掌握氮掺杂纳米碳纤维和复合电极材料的制备方法，实现可靠、重复性好的制备。
（2）对制备的氮掺杂纳米碳纤维进行表征，包括：形貌表征、晶体结构表征、拉曼光谱表征等。
（3）对复合电极材料进行表征，并测试其在电化学性能方面的表现。
（4）完成实验报告，阐述实验结果和结论。
5.时间安排
本实验计划在6周内完成，具体时间安排如下：
第1周：实验前的文献查阅、设备调试、试剂及样品准备等工作。
第2-3周：制备氮掺杂纳米碳纤维，并进行形貌表征、XRD表征以及拉曼光谱表征等。
第4-5周：制备复合电极材料、进行SEM表征以及电化学性能测试。
第6周：报告撰写和实验总结。
6.实验安全与注意事项
（1）实验过程中需使用有机物，注意防护，保证室内通风良好。
（2）高温煅烧时，需保持惰性气氛，以避免样品氧化等情况的发生。
（3）禁止在电纺丝设备上放置易燃和易爆物品。操作结束后需切断电源。