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基于植物的纳米纤维素是绿色、可再生的纳米材料,具有较大的长径比、亲水性好、比表面积大,高柔性以及生物相容性好等优点,在能源材料领域中的应用前景吸引了人们的关注与兴趣:例如,可用于制备柔性超级电容器电极材料,可作为电解液的纳米存储场所、碳基材料的分散剂以及导电高分子的基底材料等。石墨烯作为一种新型二维碳材料,具有大的比表面积、良好的结构稳定性、优异的导电性以及高热导率等优点,在储能材料领域受到广泛关注。聚苯胺作为一种导电高分子材料,具有环境稳定性好、较高的电导率和低成本等优点,但由于聚苯胺的循环稳定性差;脆性大,成膜性差,制备电极材料时需要添加导电剂和粘结剂,而传统的粘结剂机械性能差,在电极制备过程需要用到有毒溶剂,限制了聚苯胺的应用。本课题以广西的特色资源-剑麻纤维(SF),制备获得剑麻纳米纤维素(CNF),利用纳米纤维素结构上的-COOH和-OH,通过氢键作用及π-π作用,稳定分散石墨烯和聚苯胺,研究纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺复合材料的结构与电化学性能之间的关系,为纳米纤维素的功能化应用提供参考。1、以CNF为分散介质,石墨烯(G)为导电增强介质,聚苯胺(PANI)为导电介质,采用机械共混法与真空抽滤法制备三类不同石墨烯(氧化石墨烯(GO)、还原的氧化石墨烯(RGO)、石墨烯纳米片(GNS))的CNF/G/PANI导电膜。研究不同种类石墨烯的加入对导电膜电化学性能的影响。研究表明,加入GO,RGO和GNS后,导电膜的比电容均有提高;CNF/GNS/PANI导电膜电化学性能最好,比电容达到322.25F/g,内阻为0.77Ω,在5 A/g的电流密度下循环1000次后比电容保持率为76.92%。2、采用机械共混法、真空抽滤法制备不同GNS含量的CNF/GNS/PANI导电膜,研究GNS的加入量对导电膜电化学性能的影响。结果表明,导电膜的比电容随着GNS加入量的增加呈现先上升后下降的趋势。当GNS加入量为6%时,导电膜的电化学性能较好,比电容在1 A/g下可达到342.87 F/g,电子转移内阻仅为1.16Ω,在5A/g的电流密度下循环1000次后电容保持率为78.92%。3、采用了原位聚合的方法制备纳米纤维素/石墨烯纳米片/聚苯胺(CGP)导电膜,研究苯胺的加入量对CGP复合材料的形态结构及电化学性能的影响。CGP1:15导电膜的电化学性能最佳;在1 A/g的电流密度下比电容为430.78 F/g,当电流密度增大到10 A/g时,比电容仅衰减了22%;同时,CGP1:15导电膜的电子转移内阻最小,为1.65Ω;在5 A/g的电流密度下循环充放电1000次,比电容仍能保持在79.33%。