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聚丙烯腈含有大量的腈基基团,在升温过程中会发生环化反应而生成耐热的梯形结构,是制备高性能碳材料常用的原料,例如碳纤维、炭基介孔材料等。聚丙烯腈基纤维经过预氧化、炭化、石墨化过程可以制得高性能的碳纤维产品,其中预氧化过程耗时最长而且最重要,决定着整个碳纤维生产过程。但是预氧化过程中存在着许多问题,例如反应起始温度高,导致工业耗能较大；放热量大,容易导致原丝发生熔融烧结现象；原丝内外部预氧化程度不均一,易产生皮芯结构等,严重阻碍了高性能碳纤维的生产。本文通过对原丝进行一系列预处理过程,找到了一种良好的预处理剂,可以有效地降低预氧化起始温度、降低放热量,而且无环境污染等问题。聚丙烯腈具有炭残留率高、含氮量高等优点,可以用于制备活性炭材料,在超级电容器领域有着潜在的应用前景。本论文的主要研究内容：(1)对聚丙烯腈原丝进行预处理,通过改变原丝中的含氧量或者其结晶性能,进而对预氧化产生一定的影响,使预氧化起始温度降低,放热量较少,有效地防止预氧化过程中原丝熔融烧结现象和皮芯结构的产生。本文选用不同的预处理剂对聚丙烯腈原丝进行预处理,然后用DSC、FTIR、SEM等手段对其进行表征,观察不同预处理剂对预氧化过程的影响,找到了一种高效的预处理剂,使预氧化起始温度大幅下降、放热量大大减小,同时对环境不造成污染。(2)聚丙烯腈含有大量的氮原子,而且炭残留率高,己被广泛用于制备活性炭材料,在超级电容器电机材料方面有着潜在的应用前景。本论文选用氢氧化钾为活化剂,聚丙烯腈共聚物为原材料,在高温惰性气体氛围下制备活性炭,并探讨了制备活性炭的最优条件。用盐酸羟胺对聚丙烯腈共聚物进行官能化,得到肟基化产物,然后与铜离子络合,再经过活化过程得到了铜掺杂的活性炭。本文首次利用络合过程来完成对铜的原位掺杂。相对于未掺杂的活性炭,铜掺杂活性炭具有更高的质量比电容值。