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纳米纤维素协同构建高电化学性能MXene杂化纤维
时间:2024-05-21 09:53:17    来源:仙桃市非织造布产业协会 高分子科学前沿  

相对较低的能量密度限制了超级电容器更广泛的应用,如何在不牺牲其高功率密度和循环稳定性的同时提高超级电容器的能量密度,是亟待解决的关键问题。

为解决上述问题,天津科技大学司传领教授、徐婷副教授与南京林业大学蔡旭敏副教授及华南理工大学赵祖金教授合作,基于纤维素纳米纤维(CNF)优异的机械性能、高比表面积以及丰富的羟基基团,提出利用界面协同效应,构建了具有介孔结构和优异导电性能的CNF/MXene杂化纤维。其中,CNF不仅改善了MXene的流变性能,而且有效抑制MXene纳米片的堆积,提升了杂化纤维的离子传输效率及电荷存储能力。所制备的杂化纤维展示出优异的电容性能,大幅提高了纤维基超级电容器的能量密度。

该研究采用湿法纺丝策略实现了CNF/MXene杂化纤维的可控制备。将纺丝液以0.1 ml/min的注射速率挤入乙酸旋转凝固浴中。由于乙酸与水之间的良好互溶性以及快速扩散性,纺丝原液在凝固浴中固化,形成具有稳定形状的凝胶纤维。随后将凝胶状纤维从凝固浴中拉出,并缠绕在卷筒上,室温干燥后,得到CNF/MXene杂化纤维。