植物基炭纤维和纳米多孔炭材料的设计、制备与应用

摘要

炭纤维和氮掺杂多孔炭因具有优良的性质而广泛应用于制备纤维增强复合材料、传感、催化、储能、环境修复等领域.传统制备炭材料的原料都是以化石资源为主,但随着化石能源的大量消耗,不仅出现了资源短缺现状,环境还受到了一定程度的破坏.以植物基原料的炭材料成为了一个重要的发展点.本论文以棉花短绒为原料,开展了以下3个方面的研究工作.(1)以棉花短绒为原料,经提纯,氨基化,炭化等步骤,制备出表面光滑的炭纤维,900°C炭化的试样抗拉强度达到了0.72Gpa,炭化得率为36.4％.(2)以纤维素氨基甲酸酯为原料,尿素为氮源,氢氧化钠溶液为溶剂及活化剂.制备出超高比表面积且空袭可调节的的多孔炭材料.(3)以制备出的氮掺杂多孔炭为研究对象,对其潜在的应用性能进行了评价,首先,将其制备成超级电容器,考察了其电化学性能.其次,以该材料为吸附剂,考察了它对亚甲基蓝染料的吸附性能.