木質(zhì)納米纖維素為基質(zhì)制備柔性透明導(dǎo)電膜和電極材料的研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10225學(xué)號(hào)：S15148學(xué)位論文木質(zhì)納米纖維素為基質(zhì)制備柔性透明導(dǎo)電膜和電極材料的研究指導(dǎo)教師姓名：申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：論文提交日期：授予學(xué)位單位：郭曉宇劉一星教授于海鵬教授東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)：木材科學(xué)與技術(shù)2015年4月論文答辯日期：2015年6月東北林業(yè)大學(xué)授予學(xué)位日期：2015年6月答辯委員會(huì)主席：論文評(píng)閱人：聾j厶櫛素大學(xué)摘要摘要本研究利用廢棄木粉資源為原料，通過(guò)酸水解法和超聲分離法制備出高長(zhǎng)徑比和高結(jié)晶度的纖維素

2、納米晶須(CNw)和纖維素納米纖絲(CNF)，并探究其作為環(huán)境友好型柔性透光電器膜和生物碳復(fù)合電極材料的應(yīng)用潛力。在環(huán)境友好型柔性透光電器膜的研究中，將CNW通過(guò)抽濾成膜，既而在其表面層層抽濾沉積石墨烯后熱壓干燥成膜，對(duì)所形成的復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)性能和光電性能進(jìn)行測(cè)試分析。在生物碳復(fù)合電極材料的研究中，以CNF為碳源，乙酸錳為錳源，對(duì)二者冷凍干燥形成的復(fù)合氣凝膠進(jìn)行碳化，制備出具有三維結(jié)構(gòu)和豐富孔隙的復(fù)合電極材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性

3、能進(jìn)行測(cè)試分析。研究得到以下結(jié)論：(1)以CNW作為基底膜，克服了單層或多層石墨烯不能自持的缺點(diǎn)，所形成的復(fù)合膜具有良好的透光性、導(dǎo)電性、柔韌性、可折疊性、高模量和耐高溫的特點(diǎn)。基于真空抽濾方法的成膜工藝簡(jiǎn)單，可控性強(qiáng)。通過(guò)控制CNW和石墨烯的加入量，可以調(diào)節(jié)復(fù)合膜的厚度、透光性和導(dǎo)電性能。隨石墨烯沉積層數(shù)的增多，復(fù)合膜的電阻值逐漸減小，導(dǎo)電率逐漸升高；而透光率逐漸下降。復(fù)合三層石墨烯所形成的復(fù)合膜，具有適中的導(dǎo)電性能(28S／cm)和

4、透光性能(53％)，楊氏模量為lO2GPa，斷裂功達(dá)4722KJ／m，并在室溫至280℃區(qū)間內(nèi)具有良好的熱穩(wěn)定性。(2)CNF和乙酸錳的溶液均相混合，解決了直接加入Mn02粉末所導(dǎo)致的分散不均、顆粒團(tuán)聚的問(wèn)題。通過(guò)冷凍干燥及碳化工藝，制備的MnO。／CNF復(fù)合體系具有三維孔隙的自支撐結(jié)構(gòu)，其孔隙率可由混合液的濃度控制。高比表面積和豐富的孔隙為電解液的擴(kuò)散提供連續(xù)通道，表面生長(zhǎng)的MnO。與電解液接觸的接觸面積增加，增加了電極材料的浸潤(rùn)性，

5、縮短電解液的擴(kuò)散路徑，可減小電荷轉(zhuǎn)移阻抗和Warburg阻抗，從而達(dá)到提高綜合電容性能的目的。隨著復(fù)合體系中錳源含量增加，MnOx／CNF復(fù)合體系的比電容增加，且比電容的增加值較為均勻。當(dāng)錳源含量為40％時(shí)，復(fù)合體系具有較高的比電容值(在掃描速率為2mVs‘1時(shí)，其比電容可達(dá)1384Fg。1)和倍率特性，表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合電化學(xué)性能。在電流密度為lAg“1下經(jīng)過(guò)200次充放電后復(fù)合材料的比電容量衰減約10％，充放電次數(shù)500次時(shí)比電容量衰