椰叶柄纤维素纳米纤维/碳化纳米纤维素复合膜的制备研究开题报告

1. 研究目的与意义

生物质热解技术是世界上生物质能研究的前沿技术之一。通过生物质能转换技术可高效地利用生物质能源，生产各种清洁能源和化工产品，从而减少人类对于化石能源的依赖，减轻化石能源消费给环境造成的严重污染。目前，世界各国尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。

纤维素纳米纤维(cellulosenanofibers,简称cellnfs)是指有一维空间尺寸为纳米级别的微晶纤维素。不仅具有生物质纤维素的基本结构和性能，还具有非常高的强度、杨氏模量、巨大的比表面积、小尺寸效应，使其在高性能增强复合材料、储能材料、医学材料、食品材料等方面显示出巨大的应用前景。

碳纳米纤维（carbonnanofibers，简称cnfs）是由多层石墨片卷曲而成的纤维状纳米碳材料，是介于碳纳米管与普通碳纤维之间的新型一维碳材料，具有高模量、高强度、低密度的特点；另外cnfs长径比大、比表面积大、缺陷数量少、结构致密，而且耐腐蚀、耐高温，导热与导电性也很强。cnfs的这些特性使其在储氢材料、电极材料、高性能复合材料、吸波材料等领域具有巨大的应用前景。

2. 国内外研究现状分析

iwamoto等将纤维素纳米纤维、细菌纤维素作为增强相加入到各种树脂中制备得到透明纤维素纳米纤维基复合材料。这些透明复合材料具有良好的透光率以及较高的机械性能。

fang等首次利用纤维素纳米纤维为填充物，来填充普通微米级纤维素纤维纸中的孔洞结构，从而制备出同时具有较小表面粗糙度和光学性能可调的透明杂化全纤维素纳米纸。纤维素杂化纳米纸的光透过率随着纤维素纳米纤维含量的增加而增高。

nguyen等首先将纤维素纳米纤维进行氨基化，然后将氧化石墨烯与氨基化的纤维素纳米纤维进行混合制备出氧化石墨烯/纤维素纳米纤维悬浮液。然后将氧化石墨烯还原制备出导电性好、机械性能优异的还原氧化石墨烯/纤维素纳米纤维膜。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

(1)化学预处理制备椰叶柄纤维素。

(2)机械处理制备椰叶柄纤维素纳米纤维。

4. 研究创新点

（1）利用自然界中的生物质材料椰叶柄为实验原料，并用工艺相对简单的热解法制备碳纳米纤维，可缓解石油基材料对环境的污染，符合可持续发展政策。

（2）以热带废弃物椰叶柄为原料，制备在纤维素纳米纤维和不同升温条件下的碳纳米纤维。把这两种纳米材料复合制备薄膜，探究碳纳米纤维的升温条件对复合薄膜性能的影响，为椰叶柄的综合利用提供参考。