两亲改性碳纤维制备质子交换膜燃料电池用碳纸的研究

为了提高短切碳纤维在水中的分散性及碳纤维与后期浸渍树脂的相容性,对碳纤维进行了两亲表面处理:首先通过氧化处理使其获得亲水性官能团—OH及—COOH,在此基础上进一步接枝亲油基团,以获得两亲碳纤维,并将其制备碳纸。结果表明,两亲处理的碳纤维表面—OH含量可达8. 2%。在碳纤维表面改性过程中,铬酸氧化在提高碳纤维表面亲水性官能团的同时会降低碳纸的抗张强度;而接枝亲油性官能团能提高碳纤维与树脂的黏结能力,部分弥补了表面处理所造成的负面影响;碳纤维与树脂黏结力的提高有利于碳纸导电性的提高,两亲改性碳纤维制备的碳纸与未处理碳纤维制备碳纸相比电阻率降低了31. 4%,达到10. 5 mΩ·cm。     

基于木材的超级电容器电极材料的研究进展

天然木材由于其结构优异、数量庞大、种类丰富、可生物降解等特性成为研究范围较广的一种生物质材料。利用木材特有的结构制备得到的一系列多孔材料具有密度低、比表面积高、耐高温和膨胀系数小等优异性能,并且这些结构还为掺杂异质原子、负载过渡金属氧化物、聚合物提供了有效空间。采用木基多孔碳和其他新型导电材料制备得到的复合电极,不仅增加了比表面积,电化学性能也更加优异,为储能装置的优化提供了新的思路。本文主要介绍了优化天然木材多孔性的方法,以及掺杂异质原子、负载过渡金属氧化物/氢氧化物等新兴木基多孔碳复合材料的制备及其超级电容器的研究进展,并对其发展前景进行了探讨。     

高导电、导热碳纸的制备及性能表征

为了提高碳纸的导电、导热性,采用电阻小且导热系数高的中间相沥青基碳纤维为原料,部分替代聚丙烯腈基碳纤维以制备碳纸;研究了中间相沥青基碳纤维不同添加比例对碳纸的微观形貌、结晶结构及导电、导热性能的影响。结果表明,随着中间相沥青基碳纤维添加比例的提高,碳纸的石墨化度明显提升,导电、导热性能显著增加。当中间相沥青基碳纤维与聚丙烯腈基碳纤维的质量比为3∶7时,经过石墨化的碳纸石墨化度为97.4%,与石墨化后纯聚丙烯腈基碳纸相比,电阻率由6.80 mΩ·cm降低至4.37 mΩ·cm,降低了35.7%;垂直表面的导热系数由0.084 W/(m·K)提高到0.159 W/(m·K),提高了88.8%。     

聚乙烯醇/纳米微纤丝涂布增强砂纸原纸性能研究

研究了聚乙烯醇(PVA)/纳米微纤丝(NFC)涂布对砂纸原纸防油性能及力学性能的影响。研究结果表明:PVA浓度5%涂布的砂纸原纸各项性能均弱于PVA10%浓度的涂布纸。5%PVA涂布(涂布量为2.61g/m~2)时,随着NFC用量增加,其防油性能得到了相应提高,但其防油等级均在6以下;10%PVA涂布(涂布量为8.27g/m~2)时,其涂布后砂纸原纸防油等级均在12左右。在PVA浓度为5%时,涂布纸的拉伸强度比砂纸原纸的提高了约100%;在相同5%NFC的添加量下,10%PVA涂布纸的拉伸强度比5%的提高了约67.37%。随着NFC添加量的增加,纸张的耐折度随之提升。当NFC的添加量在合适范围内,纸张的撕裂度也随NFC添加量的增加而提高。     

TEMPO-氧化纤维素纳米纤维对染料的吸附性能及其在有色纸中的应用研究

为改善有色纸制备过程中染料流失及相关污染问题,本研究基于纳米纤维素的高比表面积和丰富官能团特点,提出将TEMPO-氧化纤维素纳米纤维（TOCNF）用于有色纸的制备,以提高染料留着率,降低废水中的染料含量,重点分析了TOCNF对染料（活性红195）的吸附性能及其对有色纸染色性能和物理性能的影响。结果表明,TOCNF对染料的吸附性能良好,上染率可达30.4%,且随着温度的提高、反应时间延长、染料浓度的提高以及TOCNF用量、NaCl用量和Na2CO3用量的增加,TOCNF对染料的吸附性能逐渐提高;TOCNF的加入不仅可显著提高有色纸染色性能（色差最高可达3.81）,而且可提高其力学性能。     

氟化中间相沥青改性碳纸的研究

以氟化中间相沥青为疏水试剂,分别采取浸渍法和气相沉积法对碳纸进行疏水改性,考察了氟化中间相沥青负载工艺及负载量对碳纸微观形貌、厚度、表观密度、导电性和疏水性能的影响。结果表明,采取浸渍法改性比气相沉积法改性获得的碳纸疏水性能更优,相应的性质参数也有所变化。随着氟化中间相沥青负载量的增加,碳纸的厚度增加,表观密度减小,电阻率增加,接触角增加。当氟化中间相沥青负载量为10 wt%时,浸渍法改性获得的碳纸电阻率为5.6 mΩ·cm,接触角为139°,满足燃料电池中气体扩散层的使用要求。     

PVA/CNF/MBP涂布对纸张疏水防油性能研究

在聚乙烯醇(PVA)中,添加纤维素纳米纤丝(CNF)和微纳化竹粉(MBP),制备了防油性能更高的PVA/CNF/MBP复合涂布液,探究了不同涂布体系、不同CNF与MBP质量比对涂布纸张疏水防油性和抗张强度的影响。结果表明,当涂布量为2.0 g/m~2、CNF与MBP的总添加量为PVA的3.0%,CNF∶MBP质量比为4∶6时,PVA/CNF/MBP涂布纸性能最好,防油等级为12级,Cobb值为21.29 g/m~2,接触角为73.56°,纵、横向抗张指数分别为68.6 N·m/g和41.7 N·m/g。     

可降解机械竹浆地膜纸研究北大核心

在自制机械竹浆中添加少量针叶木浆及化学助剂制备地膜纸,并将其用于实际作物生长中。结果表明,机械竹浆打浆度为40°SR,机械竹浆与针叶木浆质量比为80∶20,浆内添加10%的聚乙烯醇(PVA)纤维、1.5%淀粉、1.5%纤维素纳米纤丝(CNF)时,所抄100 g/m^(2)地膜纸的干抗张强度为1.52 kN/m,撕裂度为650 mN。在此基础上再添加1.0%PAE和0.15%AKD,地膜纸湿抗张强度为0.74 kN/m,Cobb值为27.7 g/m^(2),水接触角为112.95°。按此配方生产的地膜纸可促进辣椒苗及地瓜藤的生长,并对杂草有良好的抑制效果,且具有良好的可降解性能。     

芳纶纳米纤维基导电复合材料的发展与应用

以芳纶纳米纤维为基底的导电复合材料既保留了原始导电材料的电学性能,又提高了复合材料的机械性能和热稳定性,为导电材料的多功能性提供新的思路。本文主要介绍芳纶纳米纤维的制备方法及其与不同导电材料结合制备导电复合材料的研究进展,并总结了其在电磁屏蔽、超级电容器、压力传感器及氧还原电催化领域的应用。     

基于纳米纤维素的电催化与储能材料的研究进展

纳米纤维素是由植物纤维或细菌制备的新型生物质纳米材料,具有高比表面积、优异的物理化学性能、良好的生物相容性。由于纳米纤维素的诸多优点,可发展其在电催化及储能材料中的应用。本文主要介绍了不同种类纳米纤维素的制备方法,以及纳米纤维素基复合材料在电催化与储能材料中的研究进展,并对其应用前景进行了讨论。