木质素基活性炭的制备与电容性能研究

以废物利用,保护环境为出发点,以KOH活化得到木质素基活性炭,以其作为电极材料制作电极,通过测试超级电容器双电层电容的充放电特性、阻抗等电化学性能来评估木质素活性炭的电化学性能和应用前景。通过改变木质素与KOH质量比,比较不同质量比下,得到测试结果最优质量比,也进行木质素基活性炭膜与木质素基活性炭电极比较,分析活性炭膜的优异性能,通过结果表明,木质素与KOH的比例为15:1时,活性炭电容量达到147Fg-1,且具有良好导电性。     

醋酸纤维素基纳米炭纤维制备与电化学性能

本文以醋酸纤维素(CA)为碳源、以PVP为添加剂，通过静电纺丝法制备CA/PVP纳米纤维，经PVP脱除、脱乙酰化、预氧化和炭化制备了醋酸纤维素基纳米炭纤维。通过扫描电镜、红外光谱和物理吸附等手段考察了PVP添加量对纤维形貌、分子结构、比表面积与孔结构等结构的影响。结果表明，乙醇浸泡成功脱除了CA/PVP纳米纤维中PVP，形成了丰富的中/大孔，而这些孔隙有效的促进了CA的脱乙酰化，进而有效提升了纤维炭化过程中的结构稳定性。过多添加PVP会导致CA相不连续，其脱除会导致CA骨架的坍塌融合。添加PVP后所得碳纳米纤维具有完好的纤维形态，比表面积可达454m²/g。将所得纳米炭纤维用作电容器电极进行电化学测试，结果表明，当CA/PVP为1:1时，所得纳米炭纤维的电化学性能最优，其在0.2 A/g电流密度下的比电容为103 F/g。     

木质素基纳米碳纤维的制备及储锂性能研究

本文以木质素磺酸钠为碳源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,通过控制PVP和木质素不同配比,采用静电纺丝和碳化技术,制备不同形态的纳米碳纤维膜,以该材料作为锂离子电池负极材料,对其储锂性能进行了研究.结果表明,当PVP与木质素的质量比为2∶1时,纳米碳纤维表现出丰富的微孔结构,比表面积达614m2/g.当用作锂离子电池...     

纳米木质素基多孔炭的制备及其电化学性能

基于绿色低共熔溶剂（DES）高效分离麦草生物质组分以制备纳米木质素（LNP）,本文采用化学活化法并进一步热解炭化制备纳米木质素基多孔炭（LNPC）。借助SEM、Raman、BET-物理吸附等分析手段研究了锌系活化剂及热解炭化温度（600℃、700℃、800℃）对LNPC的结构特征及电化学性能的影响。研究结果表明,相对于LNP直接热解炭化后纳米碳粒子的极易团聚,经锌化物活化后所制备的LNPC表现出更好的分散性和多级孔道形貌结构。尤其,以ZnCO₃活化后制备的LNPC-ZnCO₃-800具有更突出的性能,较高石墨化程度（I_D/I_G为0.68）、较高BET比表面积（679m²/g）、高介孔率（86.7%）、均匀纳米碳粒子构成的介孔结构。此外,以LNPC-ZnCO₃-800制备的工作电极,在0.5A/g时的比电容可达179F/g,与直接热解炭化的LNPC-800（64F/g）相比,其比电容的容量提高了180%。     

螺旋纳米炭纤维的制备及其电化学性能

以乙炔为碳源,酒石酸铜为催化剂前躯体,氩气为保护气体,采用化学气相沉积法制备螺旋纳米炭纤维,通过扫描电镜观察不同温度下制备的螺旋纳米炭纤维的形貌;制备的螺旋纳米炭纤维作为锂离子电池负极材料,通过首次充放电、循环伏安、循环性能和交流阻抗谱测试电池的电化学性能。研究表明:在580℃下制备的螺旋纳米炭纤维管径均匀、螺旋化程度高,组装的电池具有最长的充放电平台,50次充放电循环后,库伦效率能保持在98.0%以上,比容量也保持在400 mA·h/g以上,循环伏安曲线重合性好,说明电化学性能稳定,电化学阻抗最小,导电性最好。螺旋纳米炭纤维纯度越高具有更好的电化学性能。     

NiCo_2O_4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极制备与电容性能研究

针对炭材料和金属氧化物单独作为电极材料存在的不足,以纳米炭纤维作为基底,通过水热法在纳米炭纤维上同时负载炭黑(CB)和钴酸镍(NiCo_2O_4)纳米线,进一步热处理制备了NiCo_2O_4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极。在复合电极材料中,纳米炭纤维网络提供了三维电子传导通道,钴酸镍提供了较高的比电容,炭黑显著地提高了NiCo_2O_4的导电性。通过调整沉积时间有效调节了活性物质的负载量,所得电极显示出优异的导电性(35.3 S·m~(-1)),在1 A·g~(-1)的电流密度下比电容达到846 F·g~(-1),且具有优良的循环稳定性。优异的电容性能使NiCo_2O_4/炭黑@纳米炭纤维复合电极有望成为下一代超级电容器的电极材料。     

PAN基高模量炭纤维的制备及其性能的研究

本文采用高温热处理法制备ＰＡＮ基高模量炭纤维（ＰＡＮＨＭＣＦ）。着重研究了最高热处理温度和升温速率对ＰＡＮ基炭纤维（ＰＡＮＣＦ）宏观性能和微观结构的影响。实验结果表明：采用密闭式真空感应石墨化炉能够制备ＰＡＮＨＭＣＦ（抗拉模量＞４００ＧＰａ，抗拉强度≥２．５０ＧＰａ）；随着最高热处理温度的升高，ＰＡＮＣＦ的抗拉模量显著提高；欲制备ＰＡＮＨＭＣＦ（抗拉模量＞４００ＧＰａ），可以采用高温热处理法，最高热处理温度要在３０００℃左右；ＰＡＮＣＦ的抗拉强度随最高热处理温度的升高而降低；在一定范围内，加快升温速率可以改善ＰＡＮＨＭＣＦ的抗拉强度。本文还对ＰＡＮＣＦ的抗拉模量、抗拉强度和电阻率等性能变化的原因进行了讨论。     

木质素基吸水树脂的制备及性能研究

将烯丙基缩水甘油醚与丙烯酰胺共聚合成带环氧基的亲水高分子,并利用其共交联木质素制备木质素基吸水树脂,考察了木质素用量、丙烯酰胺与烯丙基缩水甘油醚的配比、pH等对树脂吸水性能的影响。结果表明,木质素基吸水树脂具有pH敏感性,吸水倍率随pH增加而增大;吸水树脂的吸水率随着木质素用量的增加而降低,增加烯丙基缩水甘油醚用量,吸水树脂的交联密度增加,其吸水率降低。当木质素用量为5 g,丙烯酰与烯丙基缩水甘油醚的配比为0.06∶0.03时,制备的木质素基吸水树脂在pH=9的水溶液中吸水倍率为36.3 g/g。     

环氧树脂基柔性MIM电容的制备与性能研究

柔性衬底因其独特的挠曲性和延展性,能够代替传统的刚性材料来制备柔性高密度MIM电容。利用原子层沉积技术,以SU-8紫外固化的环氧树脂为衬底,制备了柔性Ta2O5 MIM电容,并对制备的器件进行了电学性能的表征。结果表明:电容器件获得了较高的电容密度,为5.1 fF/μm^2。与Si基制备的Ta2O5 MIM电容相比,环氧树脂基能够获得较低的漏电流密度和较小的电容电压系数,漏电流密度4.5×10^-6 A/cm^2,电容电压系数为975×10^-6/V^2。     

一种木质素基纳米碳纤维及其制备方法

本发明提供了一种原料来源广泛、生产过程简单快速的木质素基纳米碳纤维,其以木质素和合成高分子为原料制备而成,直径为50－300nm,长度为1～20gm。本发明的木质素基纳米碳纤维的制备方法包括步骤：①将木质素与合成高分子一定比例共混、切片,并将切片在真空中干燥;     

酚醛基纳米炭纤维的电纺制备及其形貌控制研究

以甲阶酚醛树脂为炭前躯体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为纺丝助剂,采用静电纺丝技术制备出具有纳米尺寸的酚醛纤维,研究了纺丝参数对电纺纤维形貌的影响,二氧化硅对纳米酚醛纤维的热稳定性和酚醛基纳米炭纤维形貌的影响。结果表明,二氧化硅对于提高纳米酚醛纤维的热稳定性以及改善酚醛基纳米炭纤维的形貌起着非常关键的作用。同时,二氧化硅还起到造孔剂的作用,酸洗后可得到孔隙丰富的多孔纳米炭纤维。     

螺旋纳米炭纤维/海藻酸钠水凝胶制备及性能研究

通过溶液共混法制备海藻酸钠(SA)水凝胶和螺旋纳米炭纤维/海藻酸钠(HCNFs/SA)复合水凝胶,考察SA浓度、CaCl_2浓度和HCNFs浓度对凝胶平衡溶胀度(ESD)的影响,并对水凝胶进行pH值响应性和抗压强度测试。结果表明:SA浓度为1%、CaCl_2浓度为0.03 mol/L时,制备的水凝胶ESD为34.72;HCNFs浓度为0.5 mg/mL时,制备的HCNFs/SA水凝胶抗压强度为7.84 kPa。     

木质素基Fe@GC材料的制备及其费托性能研究

为解决传统碳源结构固定、不能与过渡金属配位,从而导致石墨化碳包裹过渡金属材料的结构难以调控问题,以官能团可修饰的木质素为碳源,通过表面修饰并采用水热-炭化两步法制备了孔隙结构发达、颗粒尺寸较小、石墨化程度较高的石墨化碳包裹铁纳米材料,在费托合成中表现出优越的催化活性,其CO转化率达83. 5%,低碳烯烃选择性最高可达53.5%。     

木质素基醇胺水泥助磨剂的制备及性能研究

以木质素磺酸钠作为主要原料,通过三乙醇胺中间体接枝改性的方法合成木质素基醇胺高效水泥助磨剂(WSL),采用红外光谱(IR)、元素分析及官能团分析等方法对WSL进行表征,结果表明,木质素磺酸钠分子中的酚羟基含量降低,氮元素含量增多,这说明三乙醇胺被成功引入到木质素磺酸钠分子中。考察了中间体摩尔比(环氧氯丙烷与三乙醇胺摩尔比)、中间体合成时间、中间体合成温度及中间体用量对加入粉磨水泥45μm筛余值的影响。结果表明,WSL在添加质量分数为0.1%(占熟料和混合材料的质量)时,粉磨水泥的45μm筛余值由8.1%下降到6.0%,其助磨效果能达到三乙醇胺的84.0%,对水泥抗折抗压强度效果接近三乙醇胺,并对不同的熟料有良好的适用性。综合表明,WSL属于一种高效水泥助磨剂。     

木质素基燃料电池双极板的制备及性能研究

为了充分利用木质素,扩大其在复合材料的应用范围,采用木质素、苯酚和甲醛合成了木质素基酚醛树脂。以天然石墨和碳纤维做导电填料,采用模压工艺制备燃料电池用双极板材料。对复合材料的密度、弯曲性能、动态力学性能和电导率进行表征分析。结果表明,当天然石墨逐步被碳纤维取代后,木质素基复合材料的密度随着碳纤维含量的增加而逐渐下降;弯曲强度则一直增加,但是弯曲模量在碳纤维达到30%时达到最大值,之后开始下降。动态力学性能实验表明,材料的储能模量和玻璃化转变温度随着碳纤含量增加而增加,并在30%碳纤维时达到最高值。复合材料的电导率随着碳纤维含量增加而增加,最大达到500 S/cm,之后复合材料的电导率开始下降。研究结果证明,含有30%碳纤维和30%天然石墨的木质素基复合材料具有较好的综合性能:密度为1.16 g/cm~3,弯曲强度和弯曲模量分别为52.7 MPa和10.7 GPa,电导率500 S/cm。     

氧化镍纳米微球的水热法制备与电容性能研究

以硝酸镍为镍源、尿素为均相沉淀剂,在肉桂酸的协同作用下,采用水热法成功制得前驱体纳米微球,再经煅烧得到纳米微球状氧化镍。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段对样品进行表征与分析。研究了前驱物浓度、温度和肉桂酸修饰剂加入量对纳米微球状氧化镍形貌的影响。结果表明,在电流密度为5 m A/cm~2时,比电容为323.6 F/g,具有良好的循环伏安性与循环稳定性。     

NiCo2O4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极制备与电容性能研究北大核心

针对炭材料和金属氧化物单独作为电极材料存在的不足,以纳米炭纤维作为基底,通过水热法在纳米炭纤维上同时负载炭黑(CB)和钴酸镍(NiCo2O4)纳米线,进一步热处理制备了NiCo2O4/炭黑@纳米炭纤维自支撑复合电极。在复合电极材料中,纳米炭纤维网络提供了三维电子传导通道,钴酸镍提供了较高的比电容,炭黑显著地提高了NiCo2O4的导电性。通过调整沉积时间有效调节了活性物质的负载量,所得电极显示出优异的导电性(35.3 S·m^-1),在1 A·g^-1的电流密度下比电容达到846 F·g^-1,且具有优良的循环稳定性。优异的电容性能使NiCo2O4/炭黑@纳米炭纤维复合电极有望成为下一代超级电容器的电极材料。     

木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料的制备及其电化学性能

以木质素纳米颗粒（LNPs）负载的天然纤维复合材料为研究对象,利用KOH活化的方法对其进行处理制备生物质基复合多孔活性碳纤维电极材料。随后在三电极体系中对合成的复合多孔活性碳纤维电极材料进行了电化学性能测试。研究表明,在0.5A/g的电流密度下,KOH活化的复合碳纤维电极材料的比电容为351.13F/g,远高于相同条件下未活化的复合碳纤维电极材料的比电容（7.88F/g）和未负载LNPs的天然纤维基活性碳纤维材料（306.50F/g）。而且在活化过程中,负载在纤维表面的LNPs会形成多孔的活性碳层结构,这会进一步提高复合活性碳纤维材料的循环稳定性,同时LNPs中丰富的羟基赋予复合材料额外的赝电容。在10A/g的电流密度下经过10000次循环后,复合活性碳纤维电极材料的电容保持率仍然为95%,高于未负载LNPs的活性碳纤维电极材料的电容保持率87%。结果表明,木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料是一种理想的电极材料,本研究也为LNPs在生物质碳纤维作为储能电极材料的高值化应用提供了一条新途径。     

改性木质素磺酸钠基竹叶黄酮纳米胶体球的制备及防晒性能

采用自组装法,以竹叶碳苷黄酮(BLF₇₀)为芯材,改性木质素磺酸钠(LS/CTAB)为壁材,在无水乙醇-正己烷体系中自组装制备纳米混悬液(NS_LS/BLF),添加1%的壳聚糖(CS)作为降色剂,真空冷冻干燥得纳米胶体球冻干粉(NS_LS/BLF/CS)。结果表明,NS_LS/BLF/CS呈白色细粉状,色泽均匀,平均粒径为(402.5±21.0) nm,分散系数为0.351±0.006,平均电位为(-22.1±1.47) mV,包埋率为(80.57±0.55)%。与BLF₇₀相比,NS_LS/BLF/CS具有更好的紫外吸收性。本研究开发的NS_LS/BLF/CS有望成为商业性能良好的新型复合防晒功能因子。     

钴催化剂制备螺旋纳米炭纤维

以纳米钴粉为催化剂,采用化学气相沉积法制备了纳米螺旋炭纤维。重点探讨了气相沉积温度、碳源气体流量、气相沉积时间等参数对螺旋炭纤维形貌的影响。用SEM、XRD、拉曼光谱等对螺旋炭纤维的微观形貌和物相组成等进行表征。结果表明,随温度的升高,产品石墨化程度加剧,但会出现无定形碳等杂质,纤维直径变粗。气相沉积时间对纳米螺旋炭纤维直径有较大影响,适当的气相沉积时间是生成光滑螺旋纳米炭纤维的前提。在500℃,通入80 mL/min的乙炔,反应40 min,可获得纤维直径50~100 nm、表面光滑的纳米螺旋炭纤维。