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聚丙烯腈是静电纺丝中常用的原料，经预氧化，高温碳化后在保正碳化率的同时，仍可以保持纤维形态，在超级电容器领域获得广泛的关注。聚丙烯腈与聚偏氟乙烯混纺，高温碳化后，得到具有多孔结构的碳纳米纤维，从而可提高电容器电极材料的性能。在聚丙烯腈和聚偏氟乙烯纺丝液中加入石墨烯，经高温碳化后，可提高碳纳米纤维的强度，柔软度以及导电性能，利用杂原子掺杂构筑“三明治型”碳纳米纤维进一步超级电容器的电极材料的电化学性能。
本论文的研究内容和成果包括以下三部分：
（1）将PAN与PVDF以一定的比例溶于DMF中，充分搅拌，得到均匀的纺丝前驱液，进行静电纺丝，得到形态良好，纤维直径均匀的纳米纤维。然后进行预氧化、碳化，制备碳纳米纤维。本文讨论不同比例的PAN/PVDF的形貌、纤维直径、不同比例的PAN/PVDF碳化后的比表面积、力学性能以及电化学性能。结果表明在所研究的共混组合物中，PF-C-80是最佳混合物，该组合物具有470m2/g的表面积，更高的石墨化度，更高的碳收率和更低的电荷转移阻力。此外，PF-C-80在1A/g电流密度时显示出117F/g的比电容，在0.4A/g电流密度时显示出136F/g的比电容。
（2）将PAN、PVDF以及石墨烯以一定的比例溶于DMF中，充分搅拌，得到均匀的纺丝前驱液，进行静电纺丝，得到形态良好纳米纤维。然后进行预氧化、碳化，得到PAN/PVDF石墨烯基碳纳米纤维。本文讨论了不同添加量的石墨烯对PAN/PVDF石墨烯基纳米纤维形貌、直径以及电化学性能的影响。结果表明，在添加石墨烯的组合中，PF-G-C-5的效果最好。该组合物具有均匀的纤维直径分布，更高的石墨程度，更高的碳收率和更低的电荷转移阻力。此外，PF-G-C-5在电流密度为1A/g时，PF-G-C-5电极比电容为140F/g，在电流密度为0.4A/g时，比电容达到164F/g。
（3）将PAN和磷酸溶入DMF溶液中，制备PAN/磷酸纺丝前驱液，将PAN、PVDF和石墨烯溶入DMF溶液中制备PAN/PVDF石墨烯纺丝前驱液，进行静电纺丝，得到PAN/磷酸纳米纤维作为中间层，PAN/PVDF石墨烯基纳米纤维作为上下对称两层的PAN/PVDF/磷酸石墨烯基“三明治型”纳米纤维，经预氧化、碳化得到PAN/PVDF/磷酸石墨烯基“三明治型”碳纳米纤维。本文讨论了不同添加量的PAN/磷酸纳米纤维对PAN/PVDF/磷酸石墨烯基“三明治型”碳纳米纤维的电化学性能的影响。结果表明，PF-G-P-C-2表现出优良的电化学性能。在电流密度为1A/g时，最大比电容达到226F/g，在电流密度为0.4A/g时，最大比电容达到262F/g。
本论文的研究内容和成果包括以下三部分：
（1）将PAN与PVDF以一定的比例溶于DMF中，充分搅拌，得到均匀的纺丝前驱液，进行静电纺丝，得到形态良好，纤维直径均匀的纳米纤维。然后进行预氧化、碳化，制备碳纳米纤维。本文讨论不同比例的PAN/PVDF的形貌、纤维直径、不同比例的PAN/PVDF碳化后的比表面积、力学性能以及电化学性能。结果表明在所研究的共混组合物中，PF-C-80是最佳混合物，该组合物具有470m2/g的表面积，更高的石墨化度，更高的碳收率和更低的电荷转移阻力。此外，PF-C-80在1A/g电流密度时显示出117F/g的比电容，在0.4A/g电流密度时显示出136F/g的比电容。
（2）将PAN、PVDF以及石墨烯以一定的比例溶于DMF中，充分搅拌，得到均匀的纺丝前驱液，进行静电纺丝，得到形态良好纳米纤维。然后进行预氧化、碳化，得到PAN/PVDF石墨烯基碳纳米纤维。本文讨论了不同添加量的石墨烯对PAN/PVDF石墨烯基纳米纤维形貌、直径以及电化学性能的影响。结果表明，在添加石墨烯的组合中，PF-G-C-5的效果最好。该组合物具有均匀的纤维直径分布，更高的石墨程度，更高的碳收率和更低的电荷转移阻力。此外，PF-G-C-5在电流密度为1A/g时，PF-G-C-5电极比电容为140F/g，在电流密度为0.4A/g时，比电容达到164F/g。
（3）将PAN和磷酸溶入DMF溶液中，制备PAN/磷酸纺丝前驱液，将PAN、PVDF和石墨烯溶入DMF溶液中制备PAN/PVDF石墨烯纺丝前驱液，进行静电纺丝，得到PAN/磷酸纳米纤维作为中间层，PAN/PVDF石墨烯基纳米纤维作为上下对称两层的PAN/PVDF/磷酸石墨烯基“三明治型”纳米纤维，经预氧化、碳化得到PAN/PVDF/磷酸石墨烯基“三明治型”碳纳米纤维。本文讨论了不同添加量的PAN/磷酸纳米纤维对PAN/PVDF/磷酸石墨烯基“三明治型”碳纳米纤维的电化学性能的影响。结果表明，PF-G-P-C-2表现出优良的电化学性能。在电流密度为1A/g时，最大比电容达到226F/g，在电流密度为0.4A/g时，最大比电容达到262F/g。