随着工业化进程的不断加快,人类生活中燃油机动车的保有量持续增加,造成大气污染物中的氮氧化物(NOx)的比例也逐年递增,对空气和人类健康将造成严重影响。因此,研究并制备出新型高效脱除NOx的材料有着十分重要的作用。本论文以聚丙烯腈(PAN)为原料,将其溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中形成均一稳定的高分子溶液,通过静电纺丝技术制备纳米纤维原丝,经后续处理获得碳纳米纤维。并以PAN为载体,与第二相材料氧化石墨烯(GO)和乙酰丙酮铁(AAI)分别制备石墨化复合多孔碳纳米纤维。确定碳纳米纤维的最佳制备浓度及其对室温下低浓度NO的催化氧化性能,同时确定复合碳纳米纤维的最佳制备条件。采用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱仪(RAMAN)、物理吸附仪(BEL)、透射电镜(TEM)、氮氧化物分析仪等表征手段对纳米纤维的微观形态进行分析。在最佳制备浓度基础上,考察处理温度对NO催化氧化性能的影响。论文的主要研究结果如下:1、PAN的添加量占溶液的质量分数为15%时,经NH3碳化活化处理后获得多孔碳纳米纤维,其ID/IG值最小为0.94,故纳米纤维的石墨化度达到最大;经N2吸附脱附测试表明对N2的吸附量达到最大为153.53cm3(STP)g-1,其微孔的相对含量也较高,并含有部分中孔结构,相应的比表面积达到最大为354.8 m2.g-1;室温下对低浓度NO催化氧化效率达到最大为3.26%,故将PAN的浓度选定为15%最佳,以该浓度用于下面的研究。2、将氧化石墨烯(GO)添加到前驱体聚丙烯腈(PAN)的高分子溶液中,采用静电纺丝技术制备复合碳纳米纤维的实验表明不同量的GO(相对于PAN质量分数分别为2、5、10、15和20 wt.%)被成功掺入到了 PAN基体中;经N2吸附脱附测试表明,GO的相对含量为15%时制得的复合碳纳米纤维的吸附量达到最大为278.27cm3(STP)g-1,纤维主要以微孔为主,含有极少的中孔结构,同时纤维的比表面积也相应达到最大值为605.48m2/g,适当的GO添加量及NH3的活化处理使得复合碳纳米纤维的微孔比例显著增加。3、选取PAN为碳前驱体,乙酰丙酮铁(AAI)作为催化剂采用静电纺丝法制备复合碳纳米纤维的实验表明,不同量的AAI(相对于PAN质量分数分别为2、5、10、15和20 wt.%)分别被成功的掺入到PAN基体中,在900℃NH3气氛下活化处理10min后获得多孔复合碳纳米纤维,在纤维表面原位生成Fe颗粒,在活化过程中NH3对复合纳米纤维的外表面进行刻蚀,由于其刻蚀作用使得部分纤维内部的Fe颗粒也裸露出来。经N2吸附脱附测试表明,当AAI的添加量为5%时,复合碳纳米纤维的吸附量达到最大为219.67cm3(STP)g-1,纤维主要以微孔为主,含有部分中孔结构,相应的比表面积也达到最大值为439.23m2/g,适当的AAI添加量及NH3的活化处理使得复合碳纳米纤维的微孔比例显著增加;相同条件下通过不同的碳化温度处理后的复合碳纳米纤维,在纳米纤维的表面或内部均匀分布着圆球状的Fe单质,在纤维表面或者边缘处表现出明显的石墨质条纹,这些条纹的排列比较规整,在Fe单质的周围形成了大量具有一定取向度的排列均匀整齐的石墨质条纹,这些结构的形成主要归因于Fe单质的良好的催化石墨化作用,且石墨化的效果很明显。4、采用15%的聚丙烯腈(PAN)为前驱体的高分子溶液,运用静电纺丝法制备多孔碳纳米纤维,并对其进行不同温度(800、850、900、950℃)的碳化活化处理,当温度达到950℃时,纤维的ID/IG值最小为0.93,故PCNF15-950的石墨化度达到最大;经N2吸附脱附测试表明纤维对N2的吸附量达到最大为330.04cm3(STP)g-1,微孔的相对含量也达到最高,且孔的总体积达到最大为0.5076cm3/g,相应的比表面积达到最大为728.92m2·g-1;此温度下碳化活化处理获得的碳纳米纤维在室温下对低浓度NO的催化氧化率达到最大为3.4%。