纳米纤维素-还原氧化石墨烯超级电容器的制备与研究开题报告

全文总字数：2708字

1. 研究目的与意义

随着人类社会的发展及不可再生能源的消耗，世界性的资源能源问题愈发突出；经济发展与能源供给之间的矛盾愈发显著。

超级电容器作为一种性能优异的新型储能器件，凭借更短的充电时间、更长的循环寿命、更高的安全稳定性以及环境友好等强大优势，在能源、交通、电信、航空航天等诸多领域展现出广阔的应用前景。

本实验选用石墨烯、纳米纤维素作为原料来制备纳米纤维素-还原氧化石墨烯超级电容器，实验原料具有来源广泛、性价比高、绿色安全无污染等优点；实验探索了一种简单易行的电容器制备方法，先采用湿法纺丝原理制纳米纤维素-石墨烯纤维，再用此种纤维制得所需的超级电容器；实验对制得电容器进行电化学测试、电镜测试、力学测试等多种测试，并试图依据测试结果来分析此种电容器的电极材料性能。

2. 国内外研究现状分析

自从favier等[23]于一九九五年首次发现将纳米纤维素添加进复合物中可以提高复合物性能开始，人们就开始展开了对于纳米纤维素增强高分子聚合物性能的研究。

1947年，habrle 和尼克森首次[25]采用硫酸混合盐酸水解天然木材原料的方法，获得了纳米纤维素悬浮液；1950年，rnby等人采用硫酸水解木材纤维和棉花纤维的方法，得到了胶状的纳米纤维素分散液；1952 年，兰比利用酸水解的方法，获得了更为稳定的纤维素胶体悬浮液；不久之后，araki 等人也用类似的方法，最终制得了横截面直径为3~5nm、长度100~300纳米的木材纤维素悬浮液[24]。

一系列实验证实，化学水解法能在制备纳米纤维素的同时对产物表面进行改性；如果对酸的种类、酸的浓度、水解温度、水解浓度、水解时间等参数进行调控，还能影响纳米纤维素的结晶程度、尺寸大小等纳米纤维素性质指标。

3. 研究的基本内容与计划

研究：本论文使用化学处理和机械处理的方法，首先对甲壳素纳米纤维、氧化石墨烯的配比、浓度等各项指标进行调控，从而配置纺丝液。

接下来采用湿法纺丝法，把凝固浴组分、针头内径大小、控制挤出速度等指标调节控制在适合的范围内，制备出纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合纤维。

再往后，对复合纤维中的氧化石墨烯进行还原。

4. 研究创新点

纤维素具有来源广泛，可降解，可再生等优良特性。

纳米纤维素拥有优良的机械性能、光学性能、阻隔性能，并且来源广泛、可循环利用、生物无污染可降解，因此在电子工业、医药工业、复合材料增强、日用化工业、制浆造纸、食品工业等诸多领域都得到了广泛的应用。

石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，被称作新材料之王，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。