纸基光电材料的制备与应用

发布时间：2020-05-21 07:20

【摘要】：本文以化学浴的方式先在FTO导电玻璃上合成In_2S_3薄膜,进而通过水热法将NiFe-LDH纳米片沉积到In_2S_3薄膜上,以制备In_2S_3/NiFe-LDH复合薄膜光电材料,并研究其对木糖溶液的光电催化氧化作用;同时,利用两步打浆/磨浆处理纤维素纤维,使其表面纳纤化,制备透明纸,研究其性能并与纳米纸进行性能比较;最后,以无尘纸为基底,以多壁碳纳米管和CoNi-LDH为导电材料,通过沉积和涂布两种方式制备纸基超级电容器电极材料CNT/LDH-CP-1和CNT/LDH-CP-2,并测定了其电化学性能。实验结果表明:在FTO导电玻璃片上生长In_2S_3的最佳水浴温度为80℃,时间为3小时,所得In_2S_3薄膜由规则的立方相?-In_2S_3立方体组成,而且In_2S_3/NiFe-LDH复合膜的光电化学性能比单纯In_2S_3薄膜的光电性能要好得多,相同电压下,In_2S_3/NiFe-LDH光电材料的电流响应大约是In_2S_3光电材料的3倍,同时In_2S_3/NiFe-LDH光电材料具有更小的电化学阻抗和更高的稳定性。在外加0.2V电压下利用In_2S_3/NiFe-LDH光电材料光电催化氧化木糖溶液3小时,紫外光下的转化率可以达到90%左右,可见光下可达到80%以上,近红外光下可达到30%左右。通过对实验产物进行蒸馏提纯检测后发现,In_2S_3/NiFe-LDH光电材料可以很好的将木糖转化成木糖酸。漂白硫酸盐浆经Valley打浆机处理得到部分表面纳纤化的纤维素纤维,与原始纤维相比,其纤维长度变短,表面发生分丝帚化形成纳米纤维,打浆度提高到69 ~oSR。再经过PFI磨浆机磨浆后得到完全表面纳纤化的纤维素纤维,纤维表面形成大量纳米纤维,但微米纤维骨架仍然保留,打浆度达到90 ~oSR。成纸后,形成微米纤维骨架/纳米纤维网络,且微米纤维骨架埋于纳米纤维网络中,获得与纳米纸相似的透明度,但具有更高的热稳定性、更大的拉伸强度、抗变形性和柔韧性。而且,使得透明纸成形时间缩短为不到2 min,远小于纳米纸(大于3小时)的成形时间,为透明纸的大规模生产提供了一条重要途径。在两种方法制备的CNT/LDH-CP-1和CNT/LDH-CP-2纸基电极材料中均检测到了多壁碳纳米管和CoNi-LDH,且CNT/LDH-CP-1和CNT/LDH-CP-2都表现出明显的赝电容行为,说明具有电化学性能。其中CNT/LDH-CP-1和CNT/LDH-CP-2的比电容分别约为2.66F/g和0.29F/g。CNT/LDH-CP-1和CNT/LDH-CP-2经过1000次循环后其电容量分别保持率约为76%和41%。表明以两种不同方式制备的CNT/LDH-CP-1和CNT/LDH-CP-2纸基电极材料具有不同的电容量和稳定性,多壁碳纳米管和CoNi-LDH沉积量多的纸基电极材料电容量更大和电化学稳定性更好。
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS761.2

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本文编号：2673915