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中国成功研制成功超细碳纳米纤维气凝胶

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目前针对特定应用的功能化碳纳米纤维材料的理性设计合成及性能优化,仍然是制约其实际应用的瓶颈。特别是,廉价、宏量、可持续制备碳纳米纤维气凝胶尚未实现。

超细碳纳米纤维气凝胶

超细碳纳米纤维气凝胶

碳纳米纤维材料因具有高的比表面、优异的机械性能及高电导率等优异的物理性质而受到广泛关注,在能源、催化、环境、聚合物等领域具有广泛的应用前景。

近日,中国科学技术大学俞书宏研究团队提出了一种催化热解的方法来改变木质纳米纤维素的热解过程,首次以廉价的木材为原材料制备了高质量的超细碳纳米纤维全碳气凝胶材料,该成果以“Wood-Derived Ultrathin Carbon Nanofiber Aerogels”为题,发表在《德国应用化学》杂志上(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 7085-7090)。论文的第一作者是博士生李思成。

纤维素材料广泛存在于自然界的植物中,由于其广泛的来源、低成本以及对环境的友好,木质纤维素材料是一种理想的制备碳纳米纤维气凝胶的前驱物。

但是,因为木质纤维素纳米纤维极小的尺寸使其在热解制备碳纤维过程中剧烈收缩而无法保持纤维的形态,迄今为止尚没有使用木材为原材料成功制备碳纳米纤维气凝胶的先例。

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为此,研究人员提出了一种催化热解的方法,通过使用对甲苯磺酸催化木质纳米纤维素在热解前期迅速脱水,并改变其热解过程和中间产物,使得纳米纤维素在热解后具有高的碳产率的同时,还能够保持很好的三维网状结构。

该催化热解转化方法可将廉价丰富的自然界中的前驱物材料转化为高附加值的碳纳米纤维材料,对于发展可再生材料的绿色化学合成具有指导意义。


作者:纳微科技

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