【48812】我国科大完成由木材制备超细碳纳米纤维气凝胶

　　碳纳米纤维资料因具有高的比表面、优异的机械功用及高电导率等优异的物理性质而遭到广泛重视，在动力、催化、环境、聚合物等范畴具有广泛的使用远景。现在针对特定使用的功用化碳纳米纤维资料的理性规划组成及功用优化，仍然是限制其实践使用的瓶颈。特别是，廉价、宏量、可继续制备碳纳米纤维气凝胶没有完成。

　　近来，我国科学技术大学俞书宏研讨团队提出了一种催化热解的办法来改动木质纳米纤维素的热解进程，初次以廉价的木材为原资料制备了高质量的超细碳纳米纤维气凝胶资料，该效果以“Wood-Derived Ultrathin Carbon Nanofiber Aerogels”为题，宣布在《德国使用化学》杂志上（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 7085-7090）。论文的榜首作者是博士生李思成。

　　纤维素资料广泛存在于自然界的植物中，由于其广泛的来历、低成本以及对环境的友爱，木质纤维素资料是一种抱负的制备碳纳米纤维气凝胶的前驱物。可是，由于木质纤维素纳米纤维极小的标准使其在热解制备碳纤维进程中剧烈缩短而无法坚持纤维的形状，迄今为止尚没用木材为原资料成功制备碳纳米纤维气凝胶的先例。为此，研讨人员提出了一种催化热解的办法，使用对甲苯磺酸催化木质纳米纤维素在热解前期敏捷脱水，并改动其热解进程和中心产品，使得纳米纤维素在热解后具有高的碳产率的一起，还能够坚持很好的三维网状结构。该催化热解转化办法可将廉价丰厚的自然界中的前驱物资料转化为高的附加价值的碳纳米纤维资料，关于展开可再生资料的绿色化学组成具有指导意义。

　　由该办法制备的超细碳纳米纤维均匀直径仅为6 nm, 具有极高的电导率（710.9 S m-1）和比表面积 (553~689 m2g-1)。因其共同的三维网状结构特色和优异的导电功用以及高的比表面积，该研讨团队研发的由木材制备的碳纳米纤维气凝胶能够直接用于拼装无须粘结剂的超级电容器，并且在纯碳超级电容器资猜中表现出优异的电容功用，这种新式碳纳米纤维气凝胶还可使用于水体净化、电催化剂载体和电池电极资料等。论文宣布后，被学术媒体ScienceDaily、Wiley NewsRoom等以“Wood to supercapacitors”为题作为研讨亮点报导。

　　近年来，该团队围绕着碳纳米纤维资料组成、功用化及使用继续展开了一系列的研讨，展开了模板指引的水热碳化法及直接碳化生物质细菌纤维素的办法宏量制备碳纳米纤维气凝胶资料，以此类资料为根底经过合理的化学修饰功用化办法制备出了系列功用纳米资料，并探究了这些资料在环境、动力、催化及聚合物复合物等范畴的使用（Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1450-1461; Acc. Chem. Res. 2016, 49, 96-105）。

　　最近，该研讨团队应邀为《德国使用化学》编撰题为“Emerging Carbon Nanofiber Aerogels: Chemosynthesis versus Biosynthesis”的评述论文（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, DOI: 10.1002/anie.201802663），系统分析和比较了该团队展开的化学转化法和生物法制备碳纳米纤维资料的优缺点，总结了这两种组成道路制备的碳纳米纤维资料的理化性质、功用化的办法和使用等方面获得的系列发展，提出了往后有关碳纳米纤维气凝胶资料研讨的建议和往后需求咱们来重视的科学问题。

　　上述作业遭到国家自然科学基金委立异研讨集体、国家自然科学基金要点基金、国家严重科学研讨方案、我国科学院前沿科学要点研讨项目、我国科学院纳米科学杰出立异中心、姑苏纳米科技协同立异中心、合肥壮科学中心杰出用户基金的赞助。

　　(合肥微标准物质科学国家研讨中心、我国科学院纳米科学杰出立异中心、姑苏纳米科技协同立异中心、科研部)