【摘 要】
:
炭纳米纤维具有优异的柔性、特殊的形貌结构、机械强度高等特性,可用于超级电容器的柔性电极材料。研究开发性能优异的木质素基柔性炭纳米纤维,调控其结构和性能是当今科学界研究的热点和重点。本研究以竹浆造纸木质素为原料,采用静电纺丝、预氧化和炭化技术制备竹木质素基柔性炭纳米纤维膜,通过调控制备工艺优化其结构,研究其对材料的柔性、微观形貌、热稳定性、微晶结构、表面官能团、表面元素组成及电化学性能的影响,构建其
论文部分内容阅读
炭纳米纤维具有优异的柔性、特殊的形貌结构、机械强度高等特性,可用于超级电容器的柔性电极材料。研究开发性能优异的木质素基柔性炭纳米纤维,调控其结构和性能是当今科学界研究的热点和重点。本研究以竹浆造纸木质素为原料,采用静电纺丝、预氧化和炭化技术制备竹木质素基柔性炭纳米纤维膜,通过调控制备工艺优化其结构,研究其对材料的柔性、微观形貌、热稳定性、微晶结构、表面官能团、表面元素组成及电化学性能的影响,构建其工艺——结构——性能之间的构效关系,揭示其调控机理。主要研究结论如下:(1)优化竹木质素基柔性纳米纤维膜的制备工艺是PVP的分子量为1260000,并与木质素按5:5混合配置成23 wt%的纺丝前驱液,纺丝电压为24 kv,纺丝距离为14 cm,推注速度为0.026 ml/min,接收辊转速为100 r/min。PVP与竹木质素之间主要是物理结合。根据竹木质素基柔性纳米纤维膜的热解特性,优化其预氧化温度应低于250℃、炭化温度应高于550℃,升温速率为5℃/min。(2)竹木质素基柔性炭纳米纤维膜的制备分预氧化和碳化两个阶段。优化的预氧化工艺是以升温速率0.5℃/min从室温升至150℃,保温1.0 h;再从150℃升至250℃,保温1.0 h。碳化工艺为碳化温度800℃,碳化时间1.0 h。竹木质素基炭纳米纤维膜不具有柔性,炭结构是无定形结构,表面具有C=C和C=N基团,C类型主要是C-C和C=C,N类型主要是吡啶N和石墨化N;材料的热稳定性较好,循环伏安和恒流充放电比电容分别为97.30 F/g和108.95 F/g。(3)铁掺杂竹木质素基柔性炭纳米纤维膜的优化制备工艺是掺杂高铁酸钾量为5%,碳化温度800℃,碳化时间1.0 h。铁掺杂竹木质素基柔性炭纳米纤维膜具有柔性,纤维的形态良好、元素分布均匀,且表面负载有Fe2O3颗粒。在扫描速率5 m V/s和电流密度为0.5 A/g的条件下,其比电容值分别为122.65 F/g和129.9 F/g。(4)炭-铁掺杂竹木质素基柔性炭纳米纤维膜的优化制备工艺是掺杂比例为5%Fe+0.4%CB,碳化温度为800℃,碳化时间为1.0 h。炭黑对竹木质素基柔性炭纳米纤维膜的微晶结构、表面官能团和化学组成成分影响不显著,但其热稳定性能提高。材料具有良好的柔性,石墨化程度较低,纤维结构中有更多的缺陷和无序结构。在扫描速率为5m V/s下,循环伏安比电容为198.39 F/g;电流密度为0.5 A/g的下,恒流充放电比电容为231.2 F/g。
其他文献
竹材是一种具有复杂分级结构的天然高分子复合材料,也是一种具有微米到纳米尺度的复杂多孔材料。细胞壁孔隙结构,不仅影响改性化学药剂对细胞壁的可及性,还对材料的隔热、离子传输、传质等性能有重要影响。本研究以丛生竹—慈竹(Neosinocalamus affinis(Rendle)Keng f.)、花眉竹(Bambusa longispiculata Gamble)、撑篙竹(Bambusa pervari
竹子作为我国独具特色的一种森林资源,在国内的分布非常广泛,具有生长快、用途广等优势,而且还具有可再生、绿色、环保等特性,被人们广泛利用。通常加工成竹篾、竹束和竹条等单元形态,用于后续竹材产品生产。研究梯度结构的理化性能灰关联关系,建立基于化学成分的竹材初加工竹篾单元拉伸强度模型,解决因竹材自身结构比较复杂容易引起预测困难的问题,以改善竹制品力学性能,进而为竹制品结构优化分级选择提供方法,不仅对竹材
竹笋采摘后易失水老化、腐败,其食用品质降低。此外,竹笋一般生长于偏僻的山区,不便运输。干燥是保存果蔬的一种有效方法,不仅可以延长果蔬的货架期,而且干制品体积小,易包装,便于运输,且成本较低。因此,本论文以毛竹冬笋为实验材料,探讨了竹笋常温(22~25℃)和4℃贮藏条件下,其营养成分的变化情况。探究了微波干燥技术将竹笋的水分降低至其储存所需的安全含水量(≤15%)的工艺条件。比较了真空冷冻干燥(va
竹类植物生长速度快,品种繁多,资源丰富。竹秆中空,圆锥状,轻质高强,生物量大,具有优良的力学性质。圆竹材建筑应用历史悠久,随着经济建设发展和人民对美好生活需要,新型圆竹建筑陆续在大众面前的亮相,圆竹作为结构材用于现代建筑越来越受到关注。开展圆竹材长度方向、侧向节点连接设计,预制复合建筑构件,对圆竹构件在建筑领域的应用具有学术理论意义和实际使用价值。本文以圆竹材为研究对象,按照建筑学相关要求,参考2
<正>澳门半岛位于中国大陆南端,从16世纪中叶起就处于葡萄牙统治之下,直到1999年中国对澳门恢复行使主权。澳门历史城区世遗面积0.162平方公里,世遗缓冲区面积1.06平方公里,由22处历史建筑和遗址,以及将这些建筑连接为完整历史城市景观组合的8处城市空间组成。"大三巴牌坊"本是17世纪初年远东最大天主教堂——圣保罗教堂的前壁。教堂建于1580年,1835年1月26日失火,最后仅剩教堂
竹子生长快速,材质优异,经济、社会和生态效益显著。竹纤维与薄壁组织细胞构成了竹材的主体,针对不同细胞单元的结构性能特点开展定向利用,是实现竹材精准增值加工的重要途径。纤维素是两者细胞壁中的主要组成成分,利用竹纤维与薄壁组织细胞纤维素生产高附加值的产品,是竹材生物炼制的重要方向。作者所在团队的前期研究发现,薄壁组织纤维素远比竹纤维纤维素更容易解聚制备纳米纤维素和水解,但其内在的科学机制仍不清楚,推测
热塑性复合材料以其可长期保存、韧性高,抗冲击性好,生产效率高,易修复,后段成型工艺快速简单,制品可回收,可重复加工、再生利用等优点而被广泛应用。植物纤维增强热塑性材料不仅延续了常规纤维增强热塑性复合材料的特点,并且具有资源丰富、密度低、力学优良、成本低、可生物降解、生长周期短等等优点。竹纤维是一种资源丰富、强度高和低伸长率的刚性天然纤维,但由于尺寸小、变异性大等特点导致其纤维复合材料具有质量不稳定
全球气候变化引起的气候干旱及人类活动带来的氮沉降,将会直接或间接影响全球陆地生态系统。根系支撑固定着植物体,特别是直径小于2mm的细根,其吸收土壤水分、矿质营养能力举足轻重,对于植物生长发育具有关键的作用。毛竹(Phyllostachys edulis)作为中国具有代表性的竹种,具有生长快、用途多样和效益优异等特点。研究毛竹细根形态和生物量对干旱气候和氮沉降的响应,探索毛竹对干旱气候和氮沉降的适应
2020年9月,最高人民法院、最高人民检察院、公安部联合发布的《关于依法适用正当防卫制度的指导意见》,“沉睡的”正当防卫法条被唤醒,回顾正当防卫系列案件,其中舆论影响、推进司法公正,在完善正当防卫的法律发挥了巨大作用,舆论到立法协商再到立法修订的过程值得研究关注。但是现有的立法协商研究较少形成将舆论与立法协商建立有机联系与探究,论文以“邓玉娇案”、“于欢案”、“昆山反杀案”为典型案例,分析舆论在“