納米纖維素是一種從天然纖維素中提取出的具有高比表面積、低密度、高強(qiáng)度以及高彈性模量等優(yōu)異性能的天然高分子材料,兼具綠色無毒害、幾乎取之不盡用之不竭的巨大優(yōu)勢,在電子設(shè)備以及儲能器件領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。然而,納米纖維素作為一種絕緣材料,無法直接用于電子元器件或儲能設(shè)備中,提高納米纖維素基材料的導(dǎo)電性成為了一項(xiàng)重要課題。研究者們開展了大量工作以提高納米纖維素基材料的導(dǎo)電性,其中將導(dǎo)電材料與納米纖維素復(fù)合,或是將納米纖維素進(jìn)行炭化處理是兩種主要方式。將石墨烯與納米纖維素復(fù)合能有效提高納米纖維素基復(fù)合材料電導(dǎo)率,并能充分利用納米纖維素基體的結(jié)構(gòu)特性,防止石墨烯片層間由于范德華力導(dǎo)致的重堆疊效應(yīng)。本論文采用2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基（TEMPO）氧化法制備的納米纖維素（TOCN）作為基體,分別與氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（RGO）以及經(jīng)三乙醇胺法剝離的天然石墨烯（PG）制備了TOCN/GO、TOCN/RGO和TOCN/PG復(fù)合膜,對三種復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性做了深入研究;然后,制備了TOCN/PG和TOCN/GO復(fù)合氣凝膠并進(jìn)行了炭化,分別將炭化后的兩種氣凝膠作為工作電極,探... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

纖維素的多級結(jié)構(gòu)圖

屬螺釘懸掛于單根 NFC:SWNT 細(xì)纖維，（b）NFC:Sc）NFC:SWNT 導(dǎo)電納米紙，（d）NFC:SWNT 氣凝膠tograph of (a) a metal screw suspended using a single Nb) a light emitting diode operating using two single NFs cables, and (c) the conductive nanopapers. (d) SEM imNFC:SWNT aerogel等人[34]采用高碘酸氧化、冷凍誘導(dǎo)交聯(lián)制備出一種低毫米級 NFC 氣凝膠，介于這種氣凝膠表面的多孔結(jié)）的方法將羧酸化的 SWNTs 修飾到 NFC 氣凝膠表面達(dá)到 1.6 mS/cm，且導(dǎo)電率不受氣凝膠的壓縮影響，小的接觸面積。此外，LbL 薄膜電流密度為 2 kA/電容器電極，其比電容為 9.8 F/g，在 50 次充放電循不變。一種潛在的新型電子材料引起了人們極大的興趣，碳材料，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。因?yàn)槭┑谋?

自堆積的現(xiàn)象形成了具有石墨特征的石墨烯材料[37]，比表面積顯著低于理論值。納米纖維素具有適當(dāng)?shù)募{米結(jié)構(gòu)，良好的親水性，可以有效的阻止石墨烯片層間的不可逆堆積，同時(shí)與其它納米粒子和高分子相比，納米纖維素還具有密度低、價(jià)廉、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)。因此將納米纖維素與石墨烯復(fù)合不僅可以阻止石墨烯片層的堆積，還可以誘導(dǎo)高分子取向，增強(qiáng)界面結(jié)合力，提高復(fù)合材料機(jī)械性能。制備納米纖維素/石墨烯復(fù)合材料的一種常用的方法就是先制備納米纖維素/GO 復(fù)合材料，然后通過還原得到納米纖維素/還原氧化石墨烯（RGO）復(fù)合材料。Tsukruk 等人[38]為了改善 GO 和納米纖維素間的離子間作用力，用 PEI 修飾過的 CNC 通過 LbL 的方法與不同含量的 GO 復(fù)合成膜，得到透光率高和機(jī)械性能強(qiáng)的復(fù)合膜，然后對復(fù)合膜進(jìn)行還原，得到 CNC/RGO 導(dǎo)電納米紙。還原后的復(fù)合膜的機(jī)械性能有了顯著的提高，應(yīng)力達(dá)到了約 655 MPa，彈性模量高達(dá)約169 GPa，是以往所報(bào)道的石墨烯基復(fù)合材料所達(dá)不到的。此外，當(dāng) RGO 含量為 56.8%時(shí)，導(dǎo)電率高達(dá) 5000 S/m。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Graphene as a High-capacity Anode Material for Lithium Ion Batteries[J]. 柳紅東,黃佳木,LI Xinlu,LIU Jia,ZHANG Yuxin.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2013(02)
[2]纖維素納米纖絲研究進(jìn)展[J]. 卿彥,蔡智勇,吳義強(qiáng),李賢軍.  林業(yè)科學(xué). 2012(07)

博士論文
[1]纖維素納米纖維在儲能材料上的基礎(chǔ)應(yīng)用研究[D]. 高可政.北京理工大學(xué) 2014



本文編號：3211739