聚离子液体调控湿纺载铜碳纤维_修改稿

　　

为研究聚离子液体对湿法纺丝载铜碳纤维结构及电催化二氧化碳还原性能的影响，首先合成1-乙烯基-3-(氰甲基)咪唑鎓溴盐，并经自由基聚合及阴离子交换制得聚[1-乙烯基-3-(氰甲基)咪唑鎓双(三氟甲磺酰)亚胺盐]（PILs）。随后将PILs与聚丙烯腈（PAN）共混，经湿法纺丝、醋酸铜溶液处理及N₂气氛下不同温度碳化，制备载铜碳纤维材料，并设置PAN、PAN/Cu、PAN/PILs和PAN/PILs+Cu四类组成样品进行比较。SEM结果表明，碳化后纤维仍能保持连续形貌，代表性纤维直径由碳化前的164 μm减小至84.7～88.4 μm，且表面粗糙度增加。ICP测试显示，800、900和1000 ℃碳化样品中的Cu含量分别为8.42、11.08和7.38 mg/g，其中900 ℃样品的Cu相对含量最高。电催化测试表明，在−1.8 V vs RHE条件下，各样品均以H₂为主要产物，同时检测到CO、甲酸和乙醇等CO₂还原产物。900 ℃下，PAN/PILs+Cu样品中甲酸和乙醇的法拉第效率分别为9.49%和7.39%，高于PAN/PILs样品，但低于PAN样品；其CO法拉第效率为0.73%。此外，PAN/PILs+Cu样品在800 ℃时的CO法拉第效率为5.5%。结果表明，前驱体组成、Cu组分引入及碳化温度会共同影响纤维结构和电催化产物分布，但PILs与Cu的引入并未表现出对所有CO₂还原产物的同步促进作用。研究结果为湿法纺丝聚离子液体复合碳纤维的组成调控及其电催化性能研究提供了实验基础。

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