丝瓜络纤维的综合利用研究进展

伴随环境和资源紧缺问题日益突出, 开发绿色可持续发展的新材料, 拓展植物材料的应用空间具有重大的意义。本文对丝瓜络纤维的天然特性如形态、密度、孔隙率、纤维直径、化学组成和力学性能进行了概述;同时结合近年来国内外的研究成果, 重点综述了丝瓜络纤维在环境保护、增强复合材料、纳米纤维素制备、细胞固定化载体及生物反应器等领域的综合利用研究进展。针对目前国内在开发丝瓜络纤维新用途和高附加值利用方面的研究现状, 提出了今后丝瓜络纤维在拓宽其应用范围和加快工业化应用步伐方面的建议, 并对丝瓜络纤维的开发利用前景进行了展望。     

丝瓜络基3D多级孔结构掺氮活性炭的制备及储能特性

丝瓜络具有立体管束状结构,在制备生物质基三维(3D)多孔炭材料方面具有独特优势。以丝瓜络为原料,聚磷酸铵为活化剂、形貌保护剂和氮掺杂源,确立了制备丝瓜络基3D多孔炭材料的优化工艺条件。实验结果表明,经过预炭化处理所制得的样品CAC-1-550,比表面积为738 m2/g,总孔容为0.43 cm³/g,较一步炭化活化法所制样品AC-1-550均有明显提高。电化学测试结果表明,在电流密度为0.5 A/g时,CAC-1-550的比电容可达260 F/g,且经6 000次的循环充放电后,电容保持率为116%,循环稳定性能优良。在功率密度为1 674 W/kg时,最高能量密度为37.2 Wh/kg,优于绝大多数文献中所报道的超级电容器炭电极材料。当功率密度大幅增加到33.5 kW/kg时,能量密度仍达9.3 Wh/kg,CAC-1-550展现出良好的电化学性能,并显示出作为超级电容器的电极材料具有很大的应用潜力。     

基于低共熔溶剂体系的氮掺杂超级电容炭

以杉木屑为原料,氯化锌和尿素为低共熔溶剂,炭活化后制备了氮掺杂活性炭,采用正交实验设计考察了浸渍比、活化温度和活化时间对活性炭电化学性能的影响。采用比表面积（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、循环伏安、恒流充放电等表征手段研究了材料的孔隙结构和表面化学元素及电化学性能。研究结果表明：最佳工艺条件是浸渍比为4,活化温度为750℃,保温时间为3h。对活性炭的孔隙结构进行分析,可以发现低共熔溶剂活化后的活性炭有利于微孔的形成且比表面积可达到797.82m²/g,氮含量为11.55%,其中氮元素化合态主要表现为吡啶型N、吡咯型N和石墨型N。在6mol/L的KOH电解液中,当电流密度1A/g时,可达233.85F/g的比电容,当电流密度增加到20A/g时,比电容依然能够维持在159.6F/g。     

导电聚合物纳米材料的研究进展

综述了近十几年来导电聚合物纳米材料、纳米膜、纳米纤维（管）及其纳米粒子在制备方法、结构与性能表征等方面的研究进展,展望了该领域今后的研究方向和应用前景。     

无机纳米相一纳米纤维素杂化纳米材料的研究进展

分别介绍了近年来利用贵金属纳米粒子、无机陶瓷纳米相（包括金属氧化物、金属硫化物、黏土类、纳米羟基磷灰石和纳米碳酸钙）、磁性纳米纤维素、碳纳米相与纳米纤维素进行复合的研究进展,并建议加强对纳米纤维素基杂化材料的基础理论研究,改进现有制备方法并开发出更加节能减耗的新方法,以及更多极具应用前景的无机纳米材料实现优势互补的分子级复合,定向设计合成出适用不同场合、满足不同需求的高性能、多功能新型先进复合材料。     

草酸钾-尿素协同活化法制备超大比表面积面粉基多级孔炭及其电化学储能应用

基于草酸钾-尿素对小麦面粉的溶胶化润胀和渗透作用,制备了超大比表面积的氮/氧共掺杂型多级孔炭材料。实验结果表明,选择小麦面粉与草酸钾的质量比为1∶1.5时,通过添加适量尿素作为造孔助剂和掺杂改性剂,可以有效优化多孔炭材料的孔隙结构和表面理化性质,所制备的多级孔炭样品的最大比表面积达3192m²/g,微孔和中孔孔容分别为1.48cm³/g和0.55cm³/g。电化学分析结果显示,在三电极体系中,当电流密度为0.5A/g时,多孔炭电极样品KNPC-7.5-7.5的比电容可达284F/g,并具有理想的倍率性能。基于KNPC-7.5-7.5电极材料所组装的扣式对称型超级电容器,在5A/g下循环充放电5000次后仍保有95.6%的起始电容值,且在223.6W/kg功率密度下呈现出23.7Wh/kg的高能量密度。     

纳米WO_3粉体制备工艺的研究与表征

在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/正丁醇/环己烷/水溶液(Na2WO4)组成的微乳液体系中加入浓盐酸制备WO3纳米粉体,并确定了最佳的制备工艺。利用XRD、TG、TEM、FTIR和UV-Vis等分析手段对产物的结构和性质进行了表征。实验结果显示,前驱物粉末经500℃恒温处理3h后,获得的浅黄色纳米WO3产物为单斜晶相,平均粒径约为55nm,呈类球形结构。     

响应面法优化制备巨菌草纳米纤维素及其性能表征

以巨菌草(pennisetum sinese roxb)为原料,采用酸水解法制备了纳米纤维素(CNC),并应用响应面分析法对影响纳米纤维素得率的3个主要因素即硫酸浓度、温度、时间进行了优化。实验结果表明,利用Design-Expert的Box-behnken中心组合设计建立的二次多项式模型较显著,当硫酸浓度为51%,温度为60℃,时间为120min时,纳米纤维素的得率达到最大值80%。制备的CNC呈棒状,直径约为20~30nm,长度100~200nm;XRD图谱表明CNC的结晶度较巨菌草显著提高;红外光谱表征显示,CNC仍保持纤维素的基本结构。     

纳米纤维素研究进展

综述了纳米纤维素（NCC）的性质,对物理法、化学法、生物法三种制备纳米纤维素的方法做了重点介绍。同时,对纳米纤维素在复合材料领域的应用现状进行了总结,对其在复合材料增强方面的应用进展做了较详细的介绍。最后对纳米纤维素的发展前景进行了展望。