凹凸棒对纳米纤维素基气凝胶结构及性能的影响研究

以纤维素纳米纤丝(CNF)作为原料,以凹凸棒(ATP)作为增强材料,通过制备不同质量比的纳米纤维素-凹凸棒(CNF-ATP)悬浮液;然后利用液氮梯度冷冻和冷冻干燥的方法制备了CNF-ATP复合气凝胶。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等手段对制备所得气凝胶样品进行分析,探究了不同ATP的添加量对CNF-ATP气凝胶结构的影响。结果表明,CNF-ATP的前驱体悬浮液Zeta电位为-31.20 mV,粒径分布主要在1000 nm以上。随着ATP添加量的提高,CNF-ATP复合气凝胶的湿、热稳定性及抗应变能力也显著提升,热分解温度超过了305℃,在溶液中浸渍72 h仍能保持湿稳定性。同时,研究发现当CNF和ATP质量比为2∶1时,CNF-ATP复合气凝胶的抗应变能力和柔韧平衡性最佳,形变承受程度可高达45%。该比例下CNF-ATP复合气凝胶的湿、热稳定性也得到了极大程度的提升,ATP在气凝胶孔壁上的分布状况表现了其分散性良好。

纤维素纳米纤丝复合气凝胶的制备与性能研究

以高长径比的纤维素纳米纤丝(CNF)与片层结构的氧化石墨(GO)为原料,采用乙二胺还原和液氮梯度冷冻干燥制备纤维素纳米纤丝/石墨烯(CNF/rGO)复合气凝胶,并通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、比表面积(BET)、电化学测试仪等对其进行性能表征。结果表明,所制备的CNF/rGO复合气凝胶具有完整的三维网络结构,当CNF和GO质量比为10∶1时,复合气凝胶的平均孔径为13nm,比表面积为110.2m^(2)/g,在电流密度为1A/g下获得的质量比电容约为156F/g。

超级电容器隔膜及其研究进展

隔膜的选择直接影响着超级电容器的能量密度、功率密度、自放电、充放电和循环寿命等关键性能。通过对近期相关文献的探讨,综述了用于超级电容器隔膜的研究热点及最新进展,包括可调孔隙率隔膜、自放电抑制隔膜、柔性超级电容器隔膜、压电自充电隔膜等。并对隔膜未来研究关键点和发展方向进行了总结。

不同维度纳米纤维素基复合材料的制备及其在储能器件中的应用

纳米纤维素是一种可持续的绿色纳米材料,独特的结构使其成为发展下一代高效、环保储能器件的新选择。采用原位聚合、共混、层层自组装等方法可将纳米纤维素与碳材料、导电高分子、无机纳米粒子、过渡金属氧化物等光电材料复合形成具有导电和储能效应的多功能纳米复合材料。本文对不同维度的纳米纤维素基复合材料的制备方法及其在储能器件中应用的最新研究进展进行了综述并介绍了纳米纤维素基复合材料在储能领域未来发展中亟待解决的问题和发展方向及重点。

部分氮掺杂还原氧化石墨烯的制备及电化学性能研究

以氧化鳞片石墨为原料,在阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)分散作用下,再以丙氨酸为还原剂和氮掺杂剂,通过水热法制备了部分还原N掺杂还原氧化石墨烯。结果表明:当使用水热法来还原氧化石墨烯或氧化石墨烯-SDBS时,氧化石墨烯中的羰基和环氧基与丙氨酸上的氨基发生反应,引入的氮原子以吡啶N、吡咯N和石墨烯N这3种不同的形式连接到石墨烯网络上。电化学测试表明该材料有良好的离子转移性能,且在1A/g的电流密度下,质量比电容为85.98F/g。

吸油疏水型纤维增强淀粉基泡沫材料的研究

采用玉米淀粉为原料,预处理后的针叶木纤维为增强体,制备了纤维增强型淀粉基泡沫材料。结果表明,在添加少量针叶木纤维后,淀粉基泡沫材料的力学性能及孔隙结构得到极大改善。当淀粉添加量4.5%,针叶木纤维添加量1.5%时,材料的压缩强度最大,达4.66 MPa,孔隙率为88%,密度为0.13 g/cm^(3)。通过吸附表征发现,该材料主要以吸附水为主。通过酯化反应对玉米淀粉进行疏水改性,并以预处理后的针叶木纤维为增强体,制备了疏水改性的纤维增强型淀粉基泡沫材料。当盐酸用量相同,硬脂酸用量为6 g时,材料拉伸强度最大,达0.25 MPa;硬脂酸用量为4 g时,材料抗压强度最大,达4.76 MPa。疏水改性后材料的力学性能和疏水性能相对于未改性前均有所提高,同时也提高了其吸附的油水比,使材料具有一定的亲油性。