碳纳米纤维的制备及应用

本文介绍了碳纳米纤维的主要制备方法,包括化学气相沉积法、静电纺丝法及固相合成法等。并讨论了碳纳米纤维在复合材料、锂离子电池负极材料、纳米电子器件、储氢材料等方面广阔的应用前景。     

木质纤维柔性地板的生产工艺

主要阐述了木质纤维柔性地板的性能及技术参数、生产工艺、市场前景与经济效益、项目产业化优势。该产品可广泛用于办公场所、公共场所及家庭住宅的地面铺装。生产过程低碳节能、对环境无污染;使用过程中无甲醛、苯等有害物质释放。其市场前景十分广阔,并具有显著的经济效益,是一种资源节约、环境友好、低碳节能的新型材料。     

蒸汽爆破法预处理木质纤维原料的研究

木质生物资源可以用来生产乙醇,但其结构与化学成分阻碍了纤维素对酶的可及性,因此必须对原料进行预处理,从而有效地酶解纤维素。蒸汽爆破法预处理木质生物资源。可有效去除半纤维素。分离出活性纤维。并且成本低,不用或少用化学药品。对环境无污染。     

木质纳米纤维素基材料热传导性能研究进展

木质纳米纤维素基材料,如气凝胶或泡沫,具有原料广泛、生物可降解且多孔性等特征。作为常温常压下使用的非导体材料,其热传导主要取决于气体传导,其次为固体传导,而对流和辐射换热则可忽略不计。研究者致力于通过筛选干燥方式（如超临界干燥、冷冻干燥、气干或者烘干）、优化干燥工艺参数、添加纳米填料以及疏水改性来调控材料的孔径以及超微结构,进而获得热导率低于空气热导率,室温下为25 mW/（m·K）的超级保温材料。这类材料有望替代市场上常见的建筑或包装用石油基保温材料,可极大地减少环境污染压力。文中概述木质纳米纤维素基材料的热传递过程,讨论木质纳米纤维素基材料的热传导及其影响因子和作用机制,期望对开发新型的、具有低热导率的超级保温材料提供参考。     

木质纤维制造缓冲材料的应用研究

利用木质纤维材料,通过筛选合适的胶黏剂和发泡剂,采用合理的工艺制造出环保型木质纤维缓冲材料.通过静态压缩试验对制成的环保型木质纤维缓冲材料静态缓冲性能进行了试验研究.研究结果表明,所制成的环保型木质纤维缓冲材料具有良好的缓冲性能,可以部分替代泡沫塑料作为新型环保的缓冲材料.     

木质纤维素基复合碳气凝胶的制备及其电化学性能

以纤维素纳米纤丝和多壁碳纳米管为主要原料,采用一步水热法、冰模板法冷冻干燥以及高温煅烧法,成功制得具有多级连通类木材管胞状孔结构的氮掺杂碳点的复合衍生碳气凝胶,并对其微观形貌、化学结构、比表面积和孔隙度进行表征。通过循环伏安测试、恒电流充放电测试、交流阻抗测试和长循环测试等电化学表征手段分析其电化学性能。结果表明：碳气凝胶表面经高温煅烧得到大量氮、氧杂原子掺杂的碳微颗粒和碳微绒毛,提高了碳气凝胶的缺陷态结构含量和比表面积,其比表面积可达377.9 m²/g;在三电极测试体系下,比电容可达121.8 F/g(测试电流密度为0.2 A/g,电压窗口为-0.2～0.8 V);在2 A/g的电流密度下,进行5 000次充放电循环后,电容保持率可达131.7%。衍生碳气凝胶独特的微观形貌和高比表面积,为能量存储提供了更快速和便捷的电子/离子传输通道、优异的导电性和更高的比容量,为超级电容器等储能器件电极材料的设计提供了木基生物质资源利用的新思路。     

低共熔溶剂在木质纤维原料溶解及其组分分离中的研究进展

低共熔溶剂(DES)是一种新兴的绿色溶剂,具有和离子液体类似的物理化学性质,以及易制备、成本低、溶解能力强、可设计性等优点。利用DES溶解和分离木质纤维原料及其组分进而生产生物质能源与材料是一种新型环保的木质纤维原料利用方法。在介绍DES的制备、物理化学性质及溶解机理的基础上,综述了DES溶解纤维素、半纤维素和木质素,以及分离木质纤维组分的研究进展,最后对DES应用于木质纤维领域今后的工作做出了展望。     

木质纤维吸油气凝胶的制备及性能

大豆秸秆粉末经乙二胺(EDA)润胀消晶后溶解在LiCl/DMSO中,与甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯酸丁酯(BA)在交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和引发剂偶氮二异丁氰(AIBN)作用下反应,制得具有半互穿聚合网络木质纤维疏水吸油气凝胶,并利用FT-IR、SEM、流变仪和光学接触角等手段表征凝胶相关性能。研究发现:制得的气凝胶同时含有单体聚合交联网络和木质纤维链段,有明显的多孔三维网络结构,且具有良好的疏水吸油性能。可通过调节木质纤维与单体比例调控凝胶网络结构和疏水吸油性能。当木质纤维与单体比例为1∶4时,气凝胶结构最为疏松,孔隙增大,吸油性能最佳,其吸油量可达10.61 g/g(二甲苯)和7.41 g/g(食用油)。     

预组型木质工字梁翼缘/腹板接口的抗劈裂性能研究

采用双因素试验法,设3°、6°和9°为接口角变化水平,设9、12 mm和15 mm为接口槽深变化水平,对预组型木质工字梁翼缘/腹板接口的抗劈裂性能进行研究。研究表明:IB翼缘/腹板接口角度的大小和接口槽深的深浅对IB翼缘/腹板接口的胶合性能和承载能力产生利弊性影响。翼缘/腹板接口角度越大则接口翼缘的抗劈裂性能越好,但越深则接口翼缘的抗劈裂性能越差;从IB翼缘/腹板接口抗劈裂性能的角度看,接口角度以9°为宜,槽深以9 mm为宜。     

水热-硝酸氧化合成发蓝光和绿光木质素基碳点的研究

以木质素和间苯二胺为前体,通过简单的一步水热法合成了蓝色发光碳量子点(B-CQDs),进一步通过硝酸氧化作用,合成了绿色发光碳量子点(G-CQDs);通过紫外吸收光谱、荧光光谱、TEM、FT-IR和XPS对两种CQDs的光学性质和结构特征进行表征分析,并测试了G-CQDs的细胞毒性及细胞成像性能。结果表明：硝酸在G-CQDs的合成中起着重要的作用,硝酸的氧化作用使CQDs石墨N含量增加,石墨化程度加深,表面态被钝化,荧光发射波长红移。结构性质分析表明所制备的B-CQDs和G-CQDs主要由C、N、O这3种元素构成,表面都具有—OH、—NH、C—O和—COOH等丰富的亲水基团,在水中是单分散的,平均粒径分别为1.3和2.5 nm。光学性质分析表明B-CQDs和G-CQDs的特征激发波长分别为392和446 nm,对应的发射波长分别为488和514 nm。B-CQDs和G-CQDs分别表现出激发相关的发射行为和激发无关的发射行为。研究发现G-CQDs的可能发射机制属于基于共轭π-域的带隙荧光发射。所合成的G-CQDs具有优异的光致发光、稳定的荧光和低细胞毒性等优点,可以应用于HeLa细胞生...     

碳点/纤维素构建多色余辉气凝胶

以柠檬酸为碳源,采用一步水热法制备了柠檬酸碳点(CDs)。将CDs掺杂到纤维素纳米纤维(CNF)中,经过物理交联后,制得磷光CDs@CNF气凝胶,以CDs作为供体和罗丹明B(RhB)作为受体,通过三重态到单重态磷光能量转移(TS-FRET)策略制备出红色余辉CDs-RhB@CNF气凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、稳态/瞬态荧光光谱和国际照明委员会(CIE)色度图对气凝胶光物理性能和微观形貌表征分析,结果显示：CDs@CNF在535 nm处的磷光寿命为144.88 ms, CDs均匀分布在CNF气凝胶中,气凝胶呈蜂窝状多孔结构;CDs-RhB@CNF气凝胶在600 nm处的磷光寿命为102.49 ms, F9rster转移效率可达65.9%;掺杂罗丹明6G(Rh6G)和罗丹明123(Rh123)的荧光染料获得了具有黄色余辉发射的CDs-Rh6G@CNF及CDs-Rh123@CNF气凝胶;进一步将负载气凝胶的磷光纸应用于美观折纸和高级防伪领域,扩展了以天然生物质制备多色余辉材料的策略及应用领域。     

碳量子点材料作为荧光探针检测离子的原理及应用进展

指出了作为碳纳米材料的新兴成员,碳量子点(CQDs)因其优异的荧光性能,在离子检测方面展现出潜在的应用价值。阐述了CQDs作为荧光探针检测离子的几种检测原理以及CQDs作为荧光探针检测Cu^2+、Fe^3+、Ag^+、Hg^2+等金属阳离子和P3O4^-、I^-、F^-等阴离子的方法,总结了其作为荧光探针的优缺点并进行了展望。     

生物质基绿色荧光N掺杂碳点的制备及分析

以落叶松树皮为原料,40%乙醇水溶液为溶剂,通过超声波破碎法得到提取液后加入乙二胺,采用水热合成法制备了N掺杂碳点(NCDs)。通过FT-IR、XPS、TEM、XRD和UV对NCDs的结构进行表征分析,结果表明:制备的NCDs主要含有C、N、O这3种元素,其表面存在苯环、氨基、羟基和羰基等基团;NCDs为球形粒子,平均粒径4.8 nm,其存在石墨化碳核的(002)晶面,在≤300 nm和300～600 nm区域存在由π-π~*和n-π~*电子跃迁引起的紫外吸收,证实了NCDs主要由石墨化碳核及其表面功能基团组成。荧光性能分析结果表明:NCDs具有激发依赖性和良好的抗光漂白稳定性,随着温度的升高其荧光强度降低。通过不同金属离子对NCDs荧光强度影响分析,可知Fe³⁺对NCDs具有选择性荧光静态猝灭作用,其检测极限(LOD)值为9.07μmol/L。通过复合法制备了黄绿色荧光粉NCDs/SiO₂,将其作为颜色转换层,使用蓝光发射(450 nm)半导体芯片封装,可得到国际照明委员会(CIE)1931色度图坐标为(0.318 2,0.303 0),相...     

纤维改性提高纤维素纸基摩擦纳米发电机的输出性能

以纤维素纸为基底或电正性摩擦材料的摩擦纳米发电机在柔性电子器件具有潜在应用前景,然而纤维素纸基摩擦纳米发电机需要在高工作频率下才能获得良好的输出性能,限制了纤维素纸基摩擦纳米发电机的应用与发展。为提高纤维素的电正性摩擦性能,将银纳米颗粒原位负载于纤维素纤维表面,制备纳米银复合纸(Ag@paper),并以Ag@paper与聚四氟乙烯薄膜(PTFE)为摩擦材料构建纸基摩擦纳米发电机(P-TENG)。结果表明:P-TENG开路电压可达95 V,短路电流可达0.19μA。该P-TENG在长期工作过程中还能防止细菌生长,因而可用于开发新型可穿戴电子产品。     

基于车载激光点云的行道树固碳量估算研究

不断发展的城市道路交通系统对城市道路生态环境提出了更高的要求,行道树的生态效益开始受到广泛的关注。行道树的固碳量是衡量行道树生态效益的标准之一,针对传统固碳量估算方法成本高、计算效率较低等问题,提出了一种利用车载激光点云数据估算行道树固碳量的方法。通过该方法,对单株行道树的车载激光点云数据进行处理分析,获得了行道树的树高、冠幅、胸径,再结合适当的计算模型,对行道树的固碳量进行估算,可比较不同树种固碳量的相对大小。该方法进一步扩大了车载激光点云数据的应用范围,提高了行道树固碳量的估算效率,为城市生态环境建设、绿化管理提供了新的技术。     

木质素荧光碳点-聚乙烯醇薄膜湿度传感器的制备及性能

实现家居环境中湿度监测和预警对人体健康具有重要意义,但基于碳点的湿度研究尚在初级阶段。以木质素为碳源,以间苯二胺、盐酸为掺杂剂,采用一锅水热法在水热反应温度为200℃,反应时间为10 h时获得碳点(carbon dots, CDs),并结合红外光谱、X射线光电子能谱、透射电镜和荧光分光光度计等进行测试分析。结果表明,该碳点的荧光量子产率达14.81%,在水溶液中表现出明显的紫外光区吸收特性,而且当激发波长为440 nm时,其荧光强度最高,并发出绿色荧光(发射波长为512 nm)。采用该碳点与聚乙烯醇构建的薄膜湿度传感器不仅表现出良好的湿敏性,而且具有良好的荧光性能和拉伸性能：当相对湿度从50%增加到90%时,传感器呈现明显的颜色变化,即该传感器在不同湿度下产生不同的响应;加入CDs后聚乙烯醇薄膜在365 nm的紫外光下产生明亮的绿光发射,其拉伸强度从58.36 MPa提升到92.46 MPa,断裂伸长率从237.15%提高到279.17%。该木质素荧光碳点-聚乙烯醇薄膜湿度传感器在家居环境中具有良好的应用潜力。