纳米纤维素/碳纳米管碳气凝胶的制备及其电化学性能

摘要：

纳米纤维素作为一种绿色无污染、来源广泛的生物质材料,在超级电容器电极材料领域具有极大的应用潜力,但其本身导电性能差,严重影响了其应用效果.笔者以硫酸盐漂白木浆为原料,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化法制得了表面富含羧基(1.550 6 mmol/g)的具有较高长径比的纳米纤维素(CNF)纤丝,并将纳米纤维素悬浮液作为多壁碳纳米管(MWCNT)的良好分散剂配置CNFs/MWCNTs 悬浮液,将所得悬浮液经冷冻干燥和高温碳化制得CNFs/MWCNTs碳气凝胶,并结合热重曲线、拉曼光谱和扫描电镜等进行分析.结果表明:添加MWCNT后,气凝胶前驱体的热稳定性有明显的提高,在相同碳化条件下,CNFs/MWCNTs碳气凝胶的石墨化程度优于CNFs碳气凝胶.利用三电极体系,对比添加MWCNT前后碳气凝胶的电化学性能,发现添加MWCNT后的碳气凝胶工作电压从0.4 V提高到0.6 V,内阻由1.069 00 Ω 降低到0.975 31 Ω,其比电容在电流密度为1 A/g的条件下由172.45 F/g增加到238.89 F/g.经过1 500次循环后其比电容保持率由55.6％提高到85.4％,库伦效率维持在99.95％.该纳米纤维素/碳纳米管碳气凝胶是一种较为良好的超级电容器电极材料.

关键词：纳米纤维素、碳纳米管、碳气凝胶、超级电容器、碳电极材料

所属期刊栏目：8

分类号：TB34(工程材料学)

资助基金：国际横向课题070-43221007

在线出版日期：2023-10-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：121-129