木质素基碳铁复合纳米碳纤维在超级电容器电极材料的应用

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1、硕士学位论文木质素基碳铁复合纳米碳纤维在超级电容器电极材料的应用作者姓名喻伯鸣学科专业生物质科学与工程指导教师敖日格勒副教授所在学院轻工科学与工程学院论文提交日期2018年5月Lignin-basedcarbon/ironoxidescompositenanofibersasanapplicationelectrodematerialsforsupercapacitorsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YuBomingSupervisor：Assoc

2、iateProf.AorigeleSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ342.74学校代号：10561学号：201520120296华南理工大学硕士学位论文木质素基碳铁复合纳米碳纤维在超级电容器电极材料的应用作者姓名：喻伯鸣指导教师姓名、职称：敖日格勒副教授申请学位级别：学术硕士学科专业名称：生物质科学与工程研究方向：生物质材料论文提交日期：2018年5月日论文答辩日期：2018年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主

3、席：吕发创委员：谌凡更敖日格勒雷以超祁海松华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研宄所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名老１日期：＞＃年ｘ月：日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮口：研宄生在校攻读学位期间论

4、文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、．汇编学位一论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。本学位论文属于：□保密（校保密委员会审定为涉密学位论文时间：年日），＿＿月＿＇于日解密后适用本授。＾＿月＿权书＾不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学

5、术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。“”（请在以上相应方框内打Ｖ）：／作者签名：及期Ｈ日指导教：师签名４：＾日期２＜５义：作：者联系电话电子：邮箱联系地址：（含邮编）摘要木质素作为自然界中在总量上仅次于纤维素的第二大天然高分子物质，且是自然界中唯一能大量提供可再生芳基化合物的非石油基资源，被认为是碳材料的合适原料。以毛竹乙酸木质素为主要原料作为碳源，以乙酰丙酮铁作为过渡金属氧化物的前体物质，以聚乙烯吡咯烷酮作为开孔剂，以苯乙烯

6、丙烯腈共聚物作为芯层物质，通过静电纺丝和同轴静电纺丝法制备复合纳米纤维，再通过预氧化、碳化处理获得具有多孔、中空和两者兼具的碳铁复合纳米碳纤维。通过热重分析仪（TG）研究复合纳米纤维原纤热力学性质；通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）研究复合纳米碳纤维的微观形貌；通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）研究复合纳米碳纤维的碳层有序度以及铁氧物颗粒组成；通过比表面积分析仪研究复合纳米碳纤维的比表面积和孔径分布。将制备的复合纳米碳纤维做为超级电容器电极材料的活性物质，通

7、过循环伏安测试、恒流充放电测试及电化学阻抗谱测试等方法研究其做为电极材料的机理反应、比电容大小、阻抗大小及循环性能。结果表明：1.以聚乙烯吡咯烷酮做为开孔剂制备的木质素基多孔纳米碳纤维（Lignin-basedporouscarbonnanofibers，PCNFs）具有良好的纤维形态，纤维直径为200~400nm，且纤维表面有直径20~40nm的铁氧物颗粒，这些颗粒物质为单质铁、氧化铁、四氧化三铁的混合物。将PCNFs做为超级电容器电极材料进行电化学性能测试，电极发生了氧化还原反应展现出了赝电容特性，其中乙酰丙酮铁添加

8、量为15%的PCNFs-15比电容值最高，为67.05F/g。2.以苯乙烯丙烯腈共聚物做为芯层物质制备的木质素基中空纳米碳纤维（Lignin-basedhollowcarbonnanofibers，HCNFs）具有良好的纤维形态，纤维直径为400~600nm，且纤维表面有直径20~40nm的铁氧物颗粒，这些颗粒物质为