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多孔碳纳米纤维(PCNF)是一种具有独特多孔形态的碳纤维，比表面积高、导电性好、价格低廉，在吸附、载体、储能等领域具有广阔的应用前景。静电纺丝是一种聚合物溶液或熔体在静电作用下牵伸而获得纳米级纤维的纺丝方法，原料适用性广、纤维结构可调性强、装置简单，为纳米纤维的连续制备提供了技术保障。本文基于仿生学原理，采用静电力与气流推动力共同作用的静电溶液喷射技术，首次以水性聚乙烯醇(PVA)为成碳高聚物、聚四氟乙烯(PTFE)为致孔剂，制备了具有立体蜂窝状孔结构的PCNF，并借助结构仿生及纳米负载等方式，构建性能优异的锂离子电容器(LIC)用碳载负极材料。主要研究内容如下:
(1)基于高效静电溶液喷射纺丝方法，结合预处理与碳化工艺，以PVA与PTFE混合液作为纺丝液，开发出比表面积大、导电性能好的立体蜂窝状PCNF，并探究其成形机理，结果表明，预处理时PVA先脱水转化为多烯结构，PTFE纳米粒子抑制了PVA的熔融收缩，起到纳米纤维稳定保形作用;碳化时多烯碳链脱氢、成环形成碳纤维，同时PTFE分解，形成立体蜂窝状PCNF。当PVA/PTFE质量比为1∶15时，其比表面积和电导率分别为591.33m2g-1和82.86S cm-1。
(2)采用高效静电溶液喷射纺丝方法，在PVA/PTFE纺丝液体系中引入铁盐，结合预处理和一步碳化&原位化学气相沉积方法，制备出铁化合物(氧化铁和氟化亚铁)纳米颗粒均匀分布且碳纳米管均匀生长的PCNF(FeCD-PCNF&CNT)，其比表面积高达743.402m2g-1，电导率高达149.48S cm-1，作为负极材料应用于LIC中，具有较高的能量密度及良好的循环稳定性。
(3)以立体蜂窝状PCNF作为载体，通过浸渍.焙烧方法制得TiO2@PCNF复合材料，TiO2纳米粒子均匀附着于PCNF骨架上，立体蜂窝状PCNF有效抑制TiO2纳米粒子团聚，使其具有更多的活性位点和较高的电导率。与纯TiO2基LIC相比，TiO2@PCNF基LIC具有更高的比容量以及更好的稳定性。在功率密度为0.15kW kg-1时，能量密度达69.5Wh kg-1。
(4)通过水热合成法制备了高比容量立体蜂窝状PCNF基MoS2片状纳米花球(MoS2@PCNF)LIC负极材料。均匀分布于PCNF上的MoS2具有类石墨烯结构，有利于锂离子的快速嵌入/脱嵌，提供了主要的比容量;立体蜂窝状PCNF骨架抑制了充放电过程中MoS2片状纳米花球因体积膨胀产生的结构崩塌，从而有效地增大了循环稳定性。经5000次循环后，其容量保持率仍可达78.0％。
(1)基于高效静电溶液喷射纺丝方法，结合预处理与碳化工艺，以PVA与PTFE混合液作为纺丝液，开发出比表面积大、导电性能好的立体蜂窝状PCNF，并探究其成形机理，结果表明，预处理时PVA先脱水转化为多烯结构，PTFE纳米粒子抑制了PVA的熔融收缩，起到纳米纤维稳定保形作用;碳化时多烯碳链脱氢、成环形成碳纤维，同时PTFE分解，形成立体蜂窝状PCNF。当PVA/PTFE质量比为1∶15时，其比表面积和电导率分别为591.33m2g-1和82.86S cm-1。
(2)采用高效静电溶液喷射纺丝方法，在PVA/PTFE纺丝液体系中引入铁盐，结合预处理和一步碳化&原位化学气相沉积方法，制备出铁化合物(氧化铁和氟化亚铁)纳米颗粒均匀分布且碳纳米管均匀生长的PCNF(FeCD-PCNF&CNT)，其比表面积高达743.402m2g-1，电导率高达149.48S cm-1，作为负极材料应用于LIC中，具有较高的能量密度及良好的循环稳定性。
(3)以立体蜂窝状PCNF作为载体，通过浸渍.焙烧方法制得TiO2@PCNF复合材料，TiO2纳米粒子均匀附着于PCNF骨架上，立体蜂窝状PCNF有效抑制TiO2纳米粒子团聚，使其具有更多的活性位点和较高的电导率。与纯TiO2基LIC相比，TiO2@PCNF基LIC具有更高的比容量以及更好的稳定性。在功率密度为0.15kW kg-1时，能量密度达69.5Wh kg-1。
(4)通过水热合成法制备了高比容量立体蜂窝状PCNF基MoS2片状纳米花球(MoS2@PCNF)LIC负极材料。均匀分布于PCNF上的MoS2具有类石墨烯结构，有利于锂离子的快速嵌入/脱嵌，提供了主要的比容量;立体蜂窝状PCNF骨架抑制了充放电过程中MoS2片状纳米花球因体积膨胀产生的结构崩塌，从而有效地增大了循环稳定性。经5000次循环后，其容量保持率仍可达78.0％。