Page 120 - 《精细化工》2021年第11期

·2266· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

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了 0.17~0.72 MPa。 看出 PIPD/Cu 中的主要元素为 C、N、O、Cu。图
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通过 XPS 验证 PIPD/Cu 纳米纤维气凝胶中配 15b 为 PIPD/Cu 的 Cu 2p 高分辨谱图。可以看到
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位键的存在，结果如图 15 所示。 PIPD/Cu 气凝胶中 Cu 在结合能 932.6 和 952.3 eV
处分别出现 Cu 2p3/2 和 Cu 2p1/2 的峰，这是由于
Cu 2p 主 峰存在 非常显著的 自旋轨道分 裂且
Δmetal=19.75 [25-26] 。此外，在 932.6 eV 的 Cu 2p3/2
主峰相邻处出现了 Cu 2p3/2 肩峰，其结合能为
934.8 eV，与普通 Cu—O 结合能 [27] 相比，在 934.8 eV
处的肩峰明显向更高的结合能处偏移，偏移量为
1.0 eV，这是由于与氧形成配位平面四边形的 Cu 2+
降低了 Cu 表面的电子密度所致 [28] 。图 15c 和 d 分
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别为 PIPD/Cu 和 PIPD 的 O 1s 高分辨谱图。可以看
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到 O 原子与 Cu 之间的配位效应也使 O 1s 峰发生
了一定的偏移，从 531.85 eV 偏移至 532.15 eV。因
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此，Cu 与 PIPD 分子链中的 N、O 配体形成了配位键。
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为了更加直观地考察 PIPD/Cu -0.5%纳米纤维
气凝胶的抗压缩能力，采用气凝胶质量 10000 倍的
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500 g 砝码对 PIPD/Cu -0.5%气凝胶进行压缩实验，
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结果见图 16。PIPD/Cu -0.5%纳米纤维气凝胶和参
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照物的高度接近，将 500 g 砝码放置到 PIPD/Cu -
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0.5%纳米纤维气凝胶上，可以看到 PIPD/Cu -0.5%
纳米纤维气凝胶能够支撑砝码，并且没有肉眼可见
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的形变，撤去砝码后，将 PIPD/Cu -0.5%纳米纤维
气凝胶与参照物对比，可以看到和初始高度相近，
几乎没有形变。

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图 16 PIPD/Cu 纳米纤维气凝胶砝码压缩过程
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Fig. 16 PIPD/Cu nanofiber aerogels weight compression
experiment

3 结论

（1）采用“混酸法-冷冻干燥-惰性氛围高温处
理”的方法制备了 PIPD 纳米纤维气凝胶，该气凝
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胶不仅有低密度（6.90~15.2 mg/cm ）、高孔隙率

（99.1%~99.6%）、低导热系数〔0.046~0.061 W/(m·K）〕
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图 15 PIPD/Cu 的 XPS 扫描全谱图（a）；PIPD/Cu 的 的特点，而且具备优于商业热绝缘体的阻燃性能
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Cu 2p 高分辨谱图（b）；PIPD/Cu 的 O 1s 高分辨
（UL-94，V-0；LOI 49.2%）。
谱图（c）；PIPD 的 O 1s 高分辨谱图（d）
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Fig. 15 XPS scan full spectrum of PIPD/Cu (a); Cu 2p （2）混酸法制备 PIPD 纳米纤维气凝胶过程中，
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high-resolution spectrum of PIPD/Cu (b); O 1s 当 PIPD 含量不高于 1%时，气凝胶外观完整、结构
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high-resolution spectrum of PIPD/Cu (c); O 1s 紧凑、收缩小；在氮气氛围高温处理后会提升 PIPD
high-resolution spectrum of PIPD(d)
纳米纤维气凝胶的弹性。
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图 15a 为 PIPD/Cu 的 XPS 扫描全谱图。可以 （3）引入 Cu 后可以形成配位交联网络以增强