纳米纤维素-碳纳米管-聚苯胺复合柔性电极材料的制备及其性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

超级电容器（Supercapacitors）是近年来发展起来的一种新型储能器件，具有高能量密度和高功率密度的特点。以导电聚合物作为超级电容器电极材料具有快速高效放电、不需要放电控制电路、使用寿命长、温度宽、无环境污染等优点，还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体的特性。其中柔性超级电容器成为超级电容器中的研究热点。

在用于制备柔性超级电容器电极材料中，纤维素纳米纤维（Cellulose nanofibers, CNFs）进行结合应用于柔性超级电容器领域，具有良好的柔性为柔性超级电容器的制备提供一个很好的柔性基材。碳纳米管（Carbon nanotube, CNTs）是材料是应用最广泛的一类，因为碳材料具有良好的物理化学稳定性、力学性能和环境友好性等优点，尤其是其超高的比表面积和良好的导电性使它成为当前的研究热点。聚苯胺（polyaniline, PANI）是一类性能良好的共轭聚合物，由于结构多样化、较高的导电率、单体价格低廉易得、合成简单、产率较高；良好的化学稳定性、独特的参杂现象，使它成为目前导电高分子聚合物的研究热点。本实验利用CNFs为基体，CNTs为导电填料，以CNF-CNT为模板，通过原位自由基聚合制备CNF-CNT-PANI核-壳结构复合物气凝胶电极材料。引入CNFs以赋予气凝胶良好的柔韧性，并作为分散剂搭载CNTs在水中分散，由于CNTs的高导电性和PANI的赝电容效应，两者结合后可以拥有良好的充放电稳定性和较高的比电容。

2. 国内外研究现状分析

另附2000字以上文献综述

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

制备cnf-cnt复合物水悬浮液，冷冻干燥形成cnf-cnt气凝胶。利用cnf-cnt复合物的导电性，原位自由基聚合制备核-壳结构cnf-cnt-pani复合物气凝胶电极，利用cnts与pani两者之间的增益效应显著提高复合材料的电化学性能。

实验计划

4. 研究创新点

1.利用生物质纳米材料CNFs良好的水分散性，作为分散剂来搭载并分散CNTs在水中形成均匀的悬浮液，并作为模板在外部聚合PANI制备核-壳结构的纳米复合材料。

2.利用生物质纳米材料CNFs良好的成膜性，作为纳米复合导电气凝胶电极的基体，形成具有完整结构的导电气凝胶，并赋予其良好的柔韧性。