纤维素复合电极的制备与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50%。导电纤维是20世纪60年代出现的一种新的纤维品种。这类纤维具有良好的导电性和耐久性，特别是在低湿度下仍具有良好的耐久抗静电性，利用导电纤维有良好到导电性能的特点。把电极和参比电极组合在一起的电极就是复合电极。导电性复合纤维，在制造过程中不产生成分剥离，长期使用时仍保持初期的导电性能，而且染色牢固度优良。我以废滤纸为原料欲制备纤维素复合电极，并对纤维素复合电极的性能进行测试。

我要做的研究内容有大致以下几个方面，从废旧滤纸中提取纤维素，纤维素纳米纤维的制备，纤维素纳米纤维与碳纳米管复合电极的制备。使用化学处理和机械处理从回收包装纸中提取纤维素纳米纤维，欲使用机械混合法，以纤维素纳米纤维为原材料，制备出纤维素纳米复合电极材料，进一步提高复合材料的的导电性能。并且我将以废滤纸为主要原料，欲利用化学处理去除其中的木质素和半纤维素等成分，然后经过研磨、超声物理机械处理剥离分散得到纤维素纳米纤维。纤维素纳米纤维具有较高的拉伸强度、高弹性模量和低热膨胀等优点，是理想的增强材料。以此为基材复合电极，实现对纤维素纳米纤维本身优良的改性。通过制备纤维素复合电极来探索生物复合电极的更深层次。以寻求制备纤维素薄膜的最佳工艺，寻求制备纤维素/碳纳米管复合电极的最佳工艺及配方。

对生物质复合电极的深入研究具有重要意义，以纤维素复合电极为研究对象，以此向生物质复合电极的研究更深一步。导电碳纤维是一种高导电性材料，其综合性能优异，具有很多其它材料无可比拟的优点，除具有高导电性能之外，其还具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、强度高、质轻等特点，应用非常广泛。在涂料中，我们主要是利用其高导电性，从而制成各种性能的导电涂料和抗静电涂料，并且可显著增强涂料的机械性能和耐腐蚀性能。

2. 国内外研究现状分析

广西大学化学化工学院的《纤维素基导电功能材料研究进展》中对纤维素导电功能进行进一步研究，对导电纤维的防静电、抗辐射、生物传感、发光设备、抗腐蚀各项性能进行研究。作为地球上储量最为丰富的生物质能源,纤维素以其来源丰富、生物可降解、生物相容性和易于衍生化等优点倍受人们青睐。利用共混、原位生成等手段将导电材料与纤维素复合,既赋予纤维素导电性,同时也改善了导电材料的力学性能,是十一世纪颇具前景的研究课题。

西北师范大学化学化工学院的《聚苯胺-纤维素导电复合材料的非均相制备及性能研究》采用从农副产品玉米秸秆中提取的天然纤维素和苯胺为原料,利用过硫酸铵的氧化聚合,在非均相溶液中制备了聚苯胺-纤维素导电复合材料。通过傅里叶红外光谱(ftir)、扫描电镜(sem)和热重分析(tga)对复合材料的形貌、结构以及热稳定性进行表征。讨论了苯胺用量对其中聚苯影响。

东北林业大学的《基于纤维素纳米纤丝的聚苯胺导电复合物的制备》指出纤维素纳米纤丝具有原材料来源广泛、可生物降解、易化学改性、可自组装等优点,是一种理想的导电复合物基底材料。随着电子设备需求的不断提高,轻便、低污染和高性能的纤维素基导电复合物已逐渐引起国内外研究人员的关注。本论文以杨木木粉为原材料,通过化学预处理与超声处理相结合的方法制得相互缠绕成三维网状结构的cnf,然后利用原位聚合法,在表面生成聚苯胺导电聚合物,在赋予纤维素纳米纤丝导电性能的同时,改善了聚苯胺自身难以成膜和不易加工等缺点,以实现性能互补。

3. 研究的基本内容与计划

1.11月到12月中旬查阅大量生物质纤维素及制备方法的相关资料并对其进行了解，与老师商讨确定论文题目

2.12月中旬到12月下旬论文题目进一步查找论文材料填写开题报告与任务书交与老师批阅

3.1月到5月根据已有的资料在导师的指导下完成实验。具体如下，1月上旬到1月下旬，从废旧滤纸中提取纤维素，2月下旬到3月上旬，纤维素纳米纤维的制备，3月上旬到4月上旬，纤维素纳米纤维与碳纳米管复合电极的制备。最后期间至4月中旬做修改，对数据不适的实验环节进行重新实验。

4. 研究创新点

以废滤纸为原材料，节约能源，减少资源的浪费，充分发挥废弃纸头再生的功能。

纤维素导电复合材料兼具有聚合物基体良好的力学性能，易加工等特点以及聚苯胺的导电性。

因此，它在导电、电磁屏蔽、抗静电、发光器件等领域具有广阔的应用前景。