橡胶木纤维素纳米纤丝/二氧化锰/碳纳米管柔性电极材料的制备及表征

以橡胶木为原料,通过化学处理得到橡胶木纯化纤维素(PCF),在此基础上通过高速剪切结合超声波处理制备得到纤维素纳米纤丝(CNF)。通过单相合成法制备二氧化锰(MnO₂)纳米片。以CNF为结构支撑体,MnO₂纳米片和碳纳米管(CNTs)作为活性电极物质,通过真空抽滤的方式制备CNF/MnO₂/CNTs柔性电极材料。采用多种手段对CNF、MnO₂以及电极材料的结构性能进行表征,并测试了电极材料的电化学性能。结构性能表征结果表明：CNF的直径为3~10 nm,具有大的长径比,是很好的结构支撑体,CNF为纤维素Ⅰ型结构;MnO₂纳米片为片层花瓣状结构,晶型为δ型。电化学性能测试结果表明：在扫描速率为50 mV/s时电极材料的比电容值为78.45 F/g,在电流密度为0.1 A/g时的电极材料比电容值为97.02 F/g,在低频区时,交流阻抗(EIS)曲线的直线部分斜率较大,表明电极材料具有良好的电容特性,在200次充放电循环测试过程中,电极材料的电容保留率始终维持在99%左右,表明该电极材料具有良好的电化学性能并且具有一定的柔性变形能力,可用作超级电容器的电极材料。     

橡胶木纤维素纳米纤丝的制备

目的以橡胶木为原料制备纤维素纳米纤丝。方法通过化学预处理结合高强度超声处理的方法制备纤维素纳米纤丝;使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)、紫外分光光度计(UV)和万能材料试验机等设备对其结构和性能进行研究。结果橡胶木纤维素纳米纤丝的直径为3～10nm,保留了天然纤维素Ⅰ型结构,具有较好的热稳定性,并且制备的薄膜具有较好的力学性能和透明度。结论以橡胶木为原料,通过常规的化学预处理结合高强度超声处理的方法,可以制备出与杨木纤维素纳米纤丝的基础特性相似的纤维素纳米纤丝,并且具有较高的产率。     

模塑制品热压过程中木素结构变化研究

目的探讨以高得率浆(HYP)为原料制备模塑制品过程中木素结构的变化规律,为研究以HYP为代表的高木素含量原料制备模塑制品的强度形成机理提供理论依据,为逐步构建纸浆模塑技术纤维结合强度形成理论奠定基础。方法采用相对分子质量测定(GPC)、红外光谱分析(FT-IR)、二维核磁共振谱图(2D-HSQC)、定量磷谱分析(³¹P-NMR)等手段,通过模拟纸浆模塑热压干燥过程前后木素结构的对比,研究热压过程对木素结构的影响。结果基于落叶松HYP为原料的热压过程,模塑浆板(MPB)中的磨木木素(MWL)分子质量由5216 g/mol提高到6132 g/mol;FT-IR分析证实MPB-MWL的非共轭羰基减少,共轭羰基增加;从HYP-MWL到MPB-MWL的过程中,2D-HSQC解析证实树脂醇(B)结构百分比由8.66%减少到6.68%(以芳环为内标,下同),而苯基香豆满(C)结构百分比由15.45%增加到20.88%;由³¹P-NMR定量结果可知,MPB-MWL中脂肪族羟基、G型酚羟基结构、对-羟基酚羟基均较HYP-MWL有所降低。结论 MPB-MWL相对分子质量的提高说明木素在热压过程中发生了聚合反应;FT-IR分析证实非共轭羰基(C=O)化学键的断裂、共轭羰基(C=O)化学键的生成在热压过程中共存;2D-HSQC和³¹P-NMR分析证实木素解聚反应和聚合反应同时发生,是一对竞争性的反应,但聚合反应的程度大于解聚反应。     

改性橡胶木纤维素水凝胶的制备及其吸附性能研究

为了解决橡胶木利用价值低的问题,尝试以改性橡胶木纤维素为基体制备水凝胶并应用于染料吸附以提高其利用价值。对橡胶木纤维素(PCF)进行羧甲基化改性,通过反相悬浮聚合法,制备水凝胶;以不同pH值的缓冲溶液为介质研究水凝胶的水溶胀性能;在不同浓度的缓冲溶液中研究水凝胶对罗丹明B(RhB)的吸附。结果表明,制备的球形水凝胶有一定的pH敏感性,并且对RhB的吸附性能良好,在pH为10、RhB浓度为1 200 mg×L~(-1)的缓冲溶液中,添加κ-卡拉胶的水凝胶对RhB的吸附容量为546.81 mg×g~(-1)。该球形水凝胶在染料吸附领域具有潜在应用价值。