面向柔性超级电容器的石墨烯/聚吡咯电极材料的研究

介绍柔性超级电容器电极材料的性能要求,综述国内外石墨烯/聚吡咯电极材料的研究进展及基于纺织纤维的石墨烯/聚吡咯电极材料的研究现状,重点针对柔性超级电容器电极材料的制备方法及其电化学性能进行总结,并结合柔性超级电容器电极材料的生产现状探讨其发展方向。     

RGO/CNTs/CNF柔性电极的制备及表征

本研究以纤维素纳米纤丝（CNF）为基底,氧化石墨烯（GO）、碳纳米管（CNTs）为活性物质,通过机械共混结合真空抽滤制备了GO/CNTs/CNF薄膜,经氢碘酸还原制得还原氧化石墨烯（RGO）/CNTs/CNF柔性电极材料（简称RCC电极）,并探讨了GO含量对RCC电极电化学性能的影响。结果表明,CNF能良好地分散GO和CNTs,氢碘酸能够有效地将GO还原为RGO,且随着GO含量的增加,RCC电极的电化学性能更优。当GO含量为30%时,在1 A/g的电流密度下,RCC电极的质量比电容为129.7 F/g,经过1000次充放电循环测试后,电容保留率仍维持在96.15%左右。     

超级电容器中纳米纤维素基水凝胶电极的研究进展

纳米纤维素表面含有大量羟基且长径比高,具有较好的润湿性和分散电活性材料的能力,是一种较好的电极材料基底,可作为超级电容器电极材料的优先选择。但是其缺点在于导电性不高,需要加入导电材料进行提升。本文归纳了纳米纤维素基水凝胶电极的分类,探讨了纳米纤维素基水凝胶电极的合成方法,对比分析了不同导电材料的纳米纤维素基水凝胶电极的电化学性能,并对其在未来应用领域的发展前景进行了展望。     

聚吡咯/碳纳米管/棉纱复合柔性超级电容器电极制备

采用浸泡-干燥和化学原位聚合的方法制备了聚吡咯/碳纳米管/棉纱(PPy/MWCNTs/CY)复合电极材料。探究了浸泡次数以及化学原位聚合掺杂剂浓度对电极电化学性能的影响。采用Phenom台式扫描电镜、冷场发射扫描电子显微镜、CHI660E电化学工作站和傅里叶红外光谱仪对电极的表观形貌、物质结构和组成进行了分析。研究结果表明:当MWCNTs浸泡次数为3次,对甲苯磺酸浓度为0.5 mol/L时,电极的比电容最大,为214 F/g(241.3 m F/cm),优于在棉纱上直接原位聚合聚吡咯的比电容。当恒电流充放电电流为3 m A时,PPy/MWCNTs/CY的放电时间大于PPy/CY的放电时间,此外PPy包覆的均匀性得到提高。     

阻燃隔热海鞘纤维素纳米晶体基气凝胶的制备及性能研究

以海鞘纤维素纳米晶体（TCNC）、氧化石墨烯（GO）和海泡石（SEP）为原料,戊二醛为交联剂,水为溶剂,通过冷冻干燥技术制备阻燃隔热气凝胶TCNC/SEP/GO。结果表明,气凝胶TCNC/SEP/GO的最佳制备工艺条件为GO含量10%,-196℃下定向冷冻成形。随着冷冻成形温度的降低,在压缩应变为0.5时,与纯TCNC气凝胶相比,制备的气凝胶TCNC/SEP/GO (GO含量10%)压缩应力增加约50%,导热系数降低23%。在燃烧测试中,纯TCNC气凝胶在9 s内出现自熄现象,而气凝胶TCNC/SEP/GO (GO含量10%)在0.42 s内出现自熄现象。此外,将后者浸泡在乙醇中,在12 s时出现自熄现象,且熄灭后仍保持原有形态,未发生坍塌。     

SA/GO/HBP-NH2复合气凝胶制备及吸附性研究

以海藻酸钠(SA)、氧化石墨烯(GO)、端氨基超支化聚合物(HBP-NH2)为基材,采用溶胶-凝胶法和冷冻干燥技术制备了SMGO/HBP-NH2复合气凝胶.对复合气凝胶的制备机理、形貌特征、力学性能以及金属离子吸附能力进行了分析与测试.研究结果表明:SMGO/HBP-NH2复合气凝胶3组分之间主要通过SA与GO间的氢键...     

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。     

ZrO2/SiO2改性隔热纤维素微纤维气凝胶复合织物的制备及其性能

为制备一种隔热的功能纺织品,分别以涤棉混纺机织物、PP熔喷无纺布、PP纺粘无纺布为骨架材料,将经2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)介导氧化后的纤维素微纤维与Zr⁴⁺、SiO₂前体溶液的混合液浇筑到织物表面,经冷冻干燥后制备ZrO₂和SiO₂改性的隔热纤维素微纤维(CMF)气凝胶复合织物。通过傅立叶红外(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、热成像仪、厚度仪、强力拉伸仪等对气凝胶复合织物进行表面形貌、化学组成、隔热性能及服用性能分析。结果表明：气凝胶复合织物具有较高孔隙率,且气凝胶层与织物表面结合良好;FTIR和XRD表明Zr和Si成功附着在织物表面构成耐高温层;随着气凝胶层厚度的增加,复合织物的隔热性能也有所提升。本文制备的气凝胶复合织物具备优良的隔热性能,且服用性能良好。     

制备纳米纤维素基复合相变材料的研究进展

相变储能是解决目前能源短缺的一种有效方式,相变材料（PCM）在相变过程中具有较大的储热容量,并在接近恒温的状态下具有潜在的热能存储能力。纳米纤维素是一种具有纳米级尺寸、较高热稳定性、丰富的亲水性羟基和表面活性位点的材料,作为复合相变材料的基材具有广泛的应用前景。本研究针对相变材料在相变过程中易泄漏和形状不稳定等问题,围绕纳米纤维素在复合相变材料中的作用,综述了纳米纤维素基气凝胶、纳米纤维素基微胶囊和其他纳米纤维素基复合相变材料的制备方法,展望了纳米纤维素基复合相变材料未来的研究方向。     

聚丙烯酰胺复合TEMPO氧化纳米纤维素的黏性水凝胶

本研究将TEMPO氧化纳米纤维素（TONC）加入丙烯酰胺（AM）单体中,通过自由基聚合制备了具有高强胶黏性能的聚丙烯酰胺（TONC/PAM）复合水凝胶。采用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱表征了TONC/PAM复合水凝胶的结构,探讨了TONC/PAM复合水凝胶的形貌、流变和溶胀行为,研究了不同TONC含量的TONC/PAM复合水凝胶对不同基材的拉伸剪切强度。结果表明,随着TONC含量增加,复合水凝胶孔径和溶胀率逐渐变大。当TONC含量为0.4%时,复合水凝胶孔径为（600±50） μm,溶胀率达1700%。当固化时间为48 h时,不含TONC的水凝胶在木材上的最大拉伸剪切强度为5.0 MPa;而TONC含量为0.2%的复合水凝胶的最大拉伸剪切强度可达8.0 MPa。该复合黏性水凝胶在木材和建筑中具有很大的应用潜力。     

Low Temperature Hydrothermal Synthesis of Ultra-light and Superelastic Graphene Oxide/Cellulose Aerogels for Absorption of Organic Liquids

Two-dimensional(2 D) graphene oxide(GO) nanosheets and 1 D2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl(TEMPO)-oxidized cellulose nanofibers(TOCN) were assembled into GO/TOCN aerogels via a low temperature hydrothermal and freeze-drying process. The as-prepared GO/TOCN aerogels exhibited interconnected 3 D network microstructures, a low density of 6.8 mg/cm~3, a high porosity up to 99.2% and excellent mechanical flexibility.The high porosity in conjunction with their hydrophobicity(contact angle of 121.5°), allowed the aerogels to absorb different organic liquids with absorption capacities up to 240 times of their own weight, depending on the density of the liquids. These results indicated that the aerogels were excellent candidates as sorbent materials for the clean-up of organic liquids. After five absorption-desorption cycles, the absorption capacity of the TOCN carbon aerogels could be regenerated up to 97% of the initial absorption capability,which demonstrated their excellent recyclability.     

血红蛋白/纳米金-还原氧化石墨烯复合物修饰电极对食品中亚硝酸盐的快速电化学传感检测

本文利用牛血红蛋白(hemoglobin,Hb)与纳米金-还原氧化石墨烯(gold nanoparticles-reduced Graphene Oxide,Au NPs-r GO)结合修饰的玻碳电极对亚硝酸盐进行检测,通过血红蛋白对亚硝酸根(NO2-)进行还原得到高铁血红蛋白和NO3-所产生的直接电子转移信号来对NO2-进行定性和定量的检测。将Au NPs-r GO复合物修饰在玻碳电极表面,干燥后再将Hb修饰上去形成Hb/Au NPs-r GO/GCE传感器,在上述修饰的电极上涂上80μL浓度为0.5%的Nafion,干燥后形成Nafion膜,即形成Nafion/Hb/Au NPs-r GO/GCE传感器。通过研究发现,该电极对亚硝酸盐进行循环伏安法(cyclic voltammetry,CV)检测时有良好的选择性和灵敏度,且具有较宽的线性检测范围:0.5μM~100μM,峰电流与硝酸盐浓度符合线性方程:IP=0.0369C(NO2-)+0.2245(R=0.9918),最低检测限为0.1μM,该方法简单、快速、灵敏,可用于环境和食品中的亚硝酸盐的检测。     

Fenton法制备的纤维素纳米纤丝在聚乙烯醇复合膜中的应用研究

利用Fenton试剂预处理溶解浆原料,高压均质后获得Fenton氧化纤维素纳米纤丝(Fenton Cellulose Nanofiber, F-CNF),随后采用溶液浇铸法制备了F-CNF添加量为1%～20%的F-CNF/PVA复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、万能力学实验机、溶胀实验、热重分析仪(TGA)等对复合膜的微观形貌、化学结构变化、力学性能、吸水溶胀性、热稳定性等进行了分析表征。结果表明,F-CNF与PVA分子间产生了大量的氢键缔合并发生了缩醛反应,两者具有良好的界面相容性,F-CNF可在PVA基质中均匀分散;添加F-CNF后,显著提高了复合膜的拉伸强度和弹性模量,降低了复合膜的吸水溶胀率,提高了其热稳定性。当F-CNF添加量为15%时,复合膜的拉伸强度为65.27 MPa,弹性模量为1460.32 MPa,与PVA膜相比,分别增加了217.77%和830.69%。     

溶解纤维素-PVA复合凝胶的制备及其性能研究

将微晶纤维素溶解于N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）溶剂体系,并与聚乙烯醇（PVA）NMMO溶液混合,采用溶胶-凝胶工艺制备纤维素-PVA复合凝胶,探究不同凝固浴对复合凝胶性能的影响,并利用X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）等表征手段考察了复合凝胶的晶体结构、热稳定性、微观结构等性能,讨论基于NMMO溶剂体系纤维素与PVA复合的成胶机理。结果表明,与分别以水及无水乙醇为凝固浴制得的复合凝胶相比,以20% NMMO/1%硼砂为凝固浴制得的复合凝胶无裂纹,且具有良好的韧性,机械性能最佳;经NMMO溶解后制得的纤维素凝胶由纤维素Ι型转变为纤维素Ⅱ型,而经1%硼砂交联后制得的纤维素-PVA复合凝胶在2θ=13.18°和19.46°处出现新的结晶峰,其为PVA的衍射峰,说明纤维素与PVA交联复合;热重分析显示,与纤维素凝胶相比,纤维素-PVA复合凝胶的热稳定性显著提高,热降解初始温度从270℃升高至280℃左右;利用SEM可观察到经硼砂交联后的纤维素-PVA复合凝胶的孔隙约500 nm,相对于纤维素凝胶,其孔隙结构更均匀紧凑。     

基于纳米金/石墨烯修饰的超灵敏己二烯雌酚电化学生物传感器

利用纳米金/石墨烯复合纳米材料以及己二烯雌酚小分子修饰电极,研制了一种新型的超灵敏己二烯雌酚复合纳米电化学生物传感器;制备了己二烯雌酚抗原和多克隆抗体;并以K3Fe(CN)6为探针,利用己二烯雌酚抗体与半抗原之间的竞争反应实现了对己二烯雌酚的超灵敏电化学免疫检测。结果表明：纳米金/石墨烯复合纳米材料具有优异的增敏性和可修饰性。研制的复合纳米电化学生物传感器具有很高的检测灵敏度,己二烯雌酚质量浓度在1～6 000 ng/mL的范围有良好的线性关系,检测限可达到0.05 ng/mL;传感器修饰己二烯雌酚小分子具有简单、重复性和稳定性好的优点。对猪肉、鸭肉、牛肉以及奶粉实际样品进行了己二烯雌酚含量的分析,平均回收率在96.5%～103.7%之间,结果令人满意。     

纳米纤维素的改性及其在复合材料中的应用进展

作为一种新型的纳米生物材料,纳米纤维素具有广阔的应用前景。本文给出了纳米纤维素的定义和分类,分析了其优良特性,详细介绍了对纳米纤维素进行化学改性的方法：小分子化学修饰和接枝共聚,综述了纳米纤维素在增强合成高分子材料和天然高分子材料及其衍生物中的应用进展,并对纳米纤维素在复合材料中的应用前景进行了展望。     

Ag/RGO/纤维素复合纸的制备及性能研究

本研究将Ag/纤维素和氧化石墨烯(GO)/纤维素均匀混合,利用抽滤工艺和水合肼还原法制备Ag/RGO/纤维素复合纸.利用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜表征了Ag/RGO/纤维素复合纸的结构和形貌,并研究了复合纸的导电性、机械强度、热稳定性和抗菌活性.结果表明,Ag/纤维素和RGO/纤维素紧密结合在一起,Ag/RGO...     

聚乙烯醇/壳聚糖纳米纤维复合织物的制备及性能

利用静电纺丝方法制备了聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)纳米纤维膜,与涤棉混纺基布复合并进行拒水整理,制备出具有一定抗水溶性和抗菌性的复合织物,并分析复合织物的微观形貌及相关物理机械性能.研究表明:PVA质量分数为12％、CS质量分数为0.5％的纺丝液在纺丝电压为25 kV、接收距离为25 cm时纤维具有较好的可纺性,...