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以木质基纳米纤维素(NFC)为基体制备超级电容器电极材料,发挥其在未来绿色能量储存材料中的潜能;以热聚合-溶剂刻蚀法制备层状类石墨相氮化碳(LGCN);通过真空诱导自组装法制备NFC/LGCN异质复合薄膜电极材料,初步探究其异质复合的可行性和电容性能。基于NFC/LGCN异质复合的可行性,进一步对木质基纳米纤维素功能性修饰并调控类石墨相氮化碳的微观形貌,以期提高电容性能。通过原位聚合法制备具有核-壳结构的木质基纳米纤维素并优选出最佳的核-壳结构,以此为基体;以溶剂热-热聚合法制备管状类石墨相氮化碳(TGCN);通过真空诱导自组装法制备核-壳NFC/TGCN异质复合薄膜电极材料。通过SEM、TEM、FTIR、XRD、XPS和BET等手段对样品进行表征,将所制得的NFC/LGCN和核-壳NFCyTGCN异质复合薄膜作为超级电容器电极,进行电容性能测试并分析所得数据。论文主要研究内容及结论如下:(1)NFC/LGCN异质复合薄膜的制备及电容性能初探以双氰胺为材料,以异丙醇和去离子水混合液为刻蚀剂;通过热聚合-溶剂刻蚀法制备层状类石墨相氮化碳;以木质基纳米纤维素悬浊液为基体,通过真空诱导自组装法制备不同LGCN含量的NFC/LGCN异质复合薄膜并作为超级电容器电极材料。综合来看,相比NFC/40wt%LGCN异质复合薄膜电极和LGCN电极,NFC/20wt%LGCN异质复合薄膜电极展现出良好的电容性能。其中,NFC/20wt%LGCN异质复合薄膜电极的循环伏安曲线呈现出准矩形形状,恒电流充放电曲线呈现准三角形。当电流密度为1mA/cm2时,NFC/20wt%LGCN异质复合薄膜电极的质量比电容值为51 F/g;经过2000次的充放电循环后,质量比电容值为42.43 F/g,电容保持率为83.20%,保持较高电容。(2)核-壳NFC/TGCN异质复合薄膜的制备及电容性能研究以三聚氰胺为材料,以去离子水为水热溶剂;通过溶剂热-热聚合法制备管状类石墨相氮化碳;在FeCl3·6H20存在条件下,通过原位聚合法在木质基纳米纤维素表面聚合接枝导电聚合物聚吡咯(PPy),构建出核-壳木质基纳米纤维素结构。相比PPy不同的聚合时间,聚合时间为15 h时木质基纳米纤维素纤维束表面被PPy均匀地包裹,优选为最佳的核-壳结构。以最佳的核-壳木质基纳米纤维素悬浊液为基体,通过真空诱导自组装法制备核-壳NFC/TGCN异质复合薄膜并作为超级电容器电极材料。综合来看,核-壳NFC/TGCN异质复合薄膜电极展现出良好的电容性能,其循环伏安曲线更加接近矩形,恒电流充放电曲线更加趋近三角形。当电流密度为5mA/cm2时,核-壳NFC/TGCN异质复合薄膜电极的质量比电容值和面积比电容值分别为157.95 F/g和2.53 F/cm2;经过2000次的充放电循环后,质量比电容值和面积比电容值分别为146.25 F/g和1.39 F/cm2,电容保持率分别为92.59%和54.94%,其中面积比电容下降趋势明显,仍需进一步探索。