纳米纤维素-碳纳米管-二氧化锰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

超级电容器的储能性能与使用的电极材料密切相关，具有纳米级微观结构的材料由于具有更高的比表面积和更大的比电容特性在超级电容器电极材料中有着重要应用。

纤维素纳米纤维（cnfs）具有较高的长径比（超过250），极小的直径（大约3~4 nm）和较高的机械强度（弹性模量140-150gpa）。

碳纳米管（cnts）作为一维结构的纳米碳材料，具有超高弹性模量（可达1.8 tpa）、化学稳定性好、密度低、比表面积大和电导率高等优异特性。

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：

cnf-gns-mno₂@pani/pb凝胶基超级电容器的组装：由于gns的二维结构，拥有更高的电导率和比表面积，可以把复合材料中的cnts改为gns。首先，使用cnfs分散gns，制备cnf-gns复合物水悬浮液，然后冷冻干燥形成cnf-gns气凝胶。采用电化学聚合法在cnf-gns气凝胶骨架表面聚合mno2，制备核-壳结构复合物cnf-gns-mno₂气凝胶。利用化学氧化聚合法在cnf-gns-mno₂气凝胶表面聚合pani，形成三层核-壳复合物cnf-gns-mno₂-pani气凝胶。最后，利用电化学在cnf-gns-mno₂-pani气凝胶电极表面聚合pb水凝胶作为电解质，再利用pb水凝胶的自修复功能使作为凝胶电解质的水凝胶与作为基体材料的水凝胶融合，制备出具有自修复功能的平面超级电容器。

一、用纳米纤维素分散碳纳米管

4. 研究创新点

1.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。

2.以CNFs搭建多层次网络结构，同时实现CNFs纳米增强和CNT、MnO₂导电材料协同作用构建导电网络的功能化设计，创建CNFs搭载纳米导电材料的增强技术、原位合成技术。