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近年来,由于工业化进程的不断加快以及燃油机动车保有量的持续增加大气中氮氧化物(NOx)的浓度逐年递增,对环境和人类健康的危害日益严重。因此,研究和开发出新型有效脱除NOx的材料对于解决由此引起的污染有着十分重要的意义。本工作采用静电纺丝法制备超细碳纤维,通过添加氧化石墨烯(GO)及低温催化石墨化处理,获得了局域石墨化的超细碳纤维。通过对比表面积、孔结构和石墨化度的调控获得了对NOx吸附和催化氧化性能优异的局域石墨化多孔超细碳纤维。将GO与聚丙烯腈(PAN)通过静电纺丝技术混纺制备了C/C纳米复合纤维,经NH3活化处理后GO转变为rGO作为催化活性位点成功嵌入到纳米纤维的表面。相比于纯PAN纳米纤维,rGO/PAN复合纳米纤维对NO有着更高的催化氧化转化率。同时分别研究了GO的相对含量对NO的催化性能影响,当GO相对含量为5wt%时对NO达到最高的催化氧化转化率,为47.5%,且GO的最大添加量为30wt%。NH3处理可以引入大量含氮官能团,进而显著提高纤维对NO的催化性能,相比H2O蒸汽处理后对NO的转化率又提高了7.9%。分别将鳞片石墨制备的GO(30 wt%)与PAN混纺得到的原丝经900和950℃NH3处理20、30、40和50 min,分别获得了石墨化度不同的石墨烯基纳米纤维。950℃处理后的纳米纤维会引入大量中孔,比表面积显著下降。石墨烯基纳米纤维的石墨化度与处理温度和活化时间成正比。在900℃处理50 min后其对NO的转化达到最大,催化氧化转化率为49.5%。石墨烯基纳米纤维对NO的转化率依赖于其石墨化度。局域石墨化结构对NO的催化氧化转化率相比纯PAN纳米纤维又可提升13%左右。乙酰丙酮铁(AAI)在1000℃下对PAN纳米纤维有着非常明显的催化石墨化效果。活化温度一定时,AAI的相对含量对纤维的催化石墨化效果影响较小。AAI含量一定时,处理温度对纤维的催化石墨化效果有着至关重要的影响。在催化剂(Fe)颗粒的附近会有厚度不超过10 nm的明显石墨质条纹缠绕在其周围,使纳米纤维形成具有局域石墨质的结构。900℃下NH3活化处理后的石墨质纳米纤维比表面积可达1300 m2/g,为1000℃处理后的2倍。AAI含量为15 wt%且在1000℃处理后的纳米纤维对NO的催化氧化效果最强,转化率可达61%。