聚苯胺/纳米纤维素气凝胶的可控制备及其特性表征开题报告

1. 研究目的与意义

本课题将设计、制备出一种新的在外界pH刺激下可以可控释放出氧化剂Fe³ 离子的前驱体CIT-Fe³ 胶体系统，并对CIT-Fe³ 的胶体在外界pH刺激下可控制备出的聚苯胺/纤维素纳米纤维纳米杂化气凝胶膜基全固态超级电容器的电化学性能进行研究。

2. 国内外研究现状分析

作为一种天然可再生资源，纤维素及其衍生材料在国民生产中扮演着重要角色。随着纳米科技的发展，利用化学、物理、酶催化等方法得到一维纳米尺度的纳米纤维素应运而生。由于纳米纤维素具有高强度、高表面积、低热膨胀系数、易交织成网状结构等特点，其作为基体材料在柔性屏幕、透明传感器及储能器件方面发展迅速。按照制备方法( 机械法、氧化法、水解法) 的不同，可以得到具有不同物理微观形态和化学修饰基团的 2 类纳米纤维素: 纳米纤维素纤丝和纳米纤维素晶体。按照储能机制的不同，导电活性物质主要包括导电高分子( 聚吡咯、聚苯胺等) 、金属氧化物( 二氧化锰、二氧化钛、氧化锌等) 和碳材料( 碳纳米管、石墨烯等) 。

目前国际上对于聚苯胺复合材料的研究主要集中于聚合物基复合材料，对于纤维素/聚苯胺的研究不多，由于纤维素本身不导电，如何提高复合材料的导电性能成为研究的重点。目前的一种解决方法是引发导电高分子在纳米纤维素表面聚合，而导电高分子成型问题又是困扰其发展的瓶颈。

由于纳米纤维素强大的氢键作用，使得纳米纤维素易于成膜，因此，将纳米纤维素作为基体材料与导电高分子复合成型，可以解决导电高分子成型困难的问题。这类混合物的水凝胶或溶液，可通过流延、浇铸的方式成型，经过水分的蒸发，可以得到高强度与柔韧性俱佳的导电膜材料。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容

1.纳米纤维素制备

⑴毛竹纤维素的提纯：

4. 研究创新点

导电高分子具有较高的能量密度及赝电容，但是其纳米结构的不可控制备限制了其性能的发挥及在储能器件上的有效应用。本课题引入可控制备技术来制备聚苯胺/纤维素纳米纤维气凝胶电极材料，设计出一种可以可控原位释放氧化剂-Fe³ 离子的前驱体，来引发导电高分子聚合，实现对纤维素纳米纤维表面导电高分子层的厚度以及微观结构的控制，充分发挥导电高分子在储能器件上的电化学性能。