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青岛农业大学曲望达:一种用作赝电容电极基底的木质素基碳纳米纤维的形态、性能及其特征

学术动态    2021-11-23 11:13

DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.10.108

 

在本研究中,首次将木质素基碳纳米纤维(LCNFs)用作原位电沉积聚苯胺(PANI)的基材,并将其作为赝电容器进行试验。设计了两种不同木质素比例的LCNFs以区分它们的形态和结构特性。接下来,研究了两种LCNFs上的PANI沉积机制,并评估了所得LCNF/PANIs的电化学性能。研究发现,由于前体原液中存在较多木质素,LCNF2由较不均匀的纳米纤维组成,但其拉伸强度/模量高于LCNF1(强度:34.3MPa至24.2MPa;模量:2.4 GPa降至1.45GPa),更具成本效益。尤其,LCNF2上的串珠纤维有助于PANI的沉积,具有更高的比质量电容(612.8F/g至547.0F/g)。组装成固态超级电容器后,经测定LCNF2/PANI器件的Cm为229F/g,最大能量密度为11.13Wh/kg,功率密度为0.08kW/kg。这项工作表明,由可再生、低成本木质素产生的LCNF可直接用作PANI沉积的基材。此外,纺丝原液中的成分对所得赝电容器的性能起着重要作用。

 

图1.(a-e)沉积周期为0、20、40、60、80的LCNF1/PANI电极的SEM图像;(f-j)沉积周期为0、20、40、60、80的LCNF2/PANI电极的SEM图像;(k)LCNF1/PANI-60电极和(l)LCNF2/PANI-60电极的低倍率SEM图像。