劍麻納米纖維素-石墨烯-聚苯胺復合材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、基于植物的納米纖維素是綠色、可再生的納米材料，具有較大的長徑比、親水性好、比表面積大，高柔性以及生物相容性好等優點，在能源材料領域中的應用前景吸引了人們的關注與興趣：例如，可用于制備柔性超級電容器電極材料，可作為電解液的納米存儲場所、碳基材料的分散劑以及導電高分子的基底材料等。
　　石墨烯作為一種新型二維碳材料，具有大的比表面積、良好的結構穩定性、優異的導電性以及高熱導率等優點，在儲能材料領域受到廣泛關注。聚苯胺作為一種導電高分子

2、材料，具有環境穩定性好、較高的電導率和低成本等優點，但由于聚苯胺的循環穩定性差；脆性大，成膜性差，制備電極材料時需要添加導電劑和粘結劑，而傳統的粘結劑機械性能差，在電極制備過程需要用到有毒溶劑，限制了聚苯胺的應用。
　　本課題以廣西的特色資源-劍麻纖維（SF），制備獲得劍麻納米纖維素（CNF），利用納米纖維素結構上的-COOH和-OH，通過氫鍵作用及π-π作用，穩定分散石墨烯和聚苯胺，研究納米纖維素/石墨烯/聚苯胺復合材料的結構與

3、電化學性能之間的關系，為納米纖維素的功能化應用提供參考。
　　1、以CNF為分散介質，石墨烯（G）為導電增強介質，聚苯胺（PANI）為導電介質，采用機械共混法與真空抽濾法制備三類不同石墨烯（氧化石墨烯(GO)、還原的氧化石墨烯(RGO)、石墨烯納米片(GNS)）的CNF/G/ PANI導電膜。研究不同種類石墨烯的加入對導電膜電化學性能的影響。研究表明，加入 GO，RGO和 GNS后，導電膜的比電容均有提高；CNF/GNS/PANI

4、導電膜電化學性能最好，比電容達到322.25 F/g，內阻為0.77Ω，在5 A/g的電流密度下循環1000次后比電容保持率為76.92％。
　　2、采用機械共混法、真空抽濾法制備不同GNS含量的CNF/GNS/PANI導電膜，研究GNS的加入量對導電膜電化學性能的影響。結果表明，導電膜的比電容隨著GNS加入量的增加呈現先上升后下降的趨勢。當GNS加入量為6%時，導電膜的電化學性能較好，比電容在1 A/g下可達到342.87 F/

5、g，電子轉移內阻僅為1.16Ω，在5A/g的電流密度下循環1000次后電容保持率為78.92%。
　　3、采用了原位聚合的方法制備納米纖維素/石墨烯納米片/聚苯胺（CGP）導電膜，研究苯胺的加入量對 CGP復合材料的形態結構及電化學性能的影響。CGP1:15導電膜的電化學性能最佳；在1 A/g的電流密度下比電容為430.78 F/g，當電流密度增大到10 A/g時，比電容僅衰減了22%；同時，CGP1:15導電膜的電子轉移內阻最小