[發明專利]一種PVA/碳化中空木纖維復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010387530.1
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111554444A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 熊傳銀;李冰冰;李萌瑞;黨偉華;楊祺;段超
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B1/24;H01G4/002;H02N11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明一種PVA/碳化中空木纖維復合材料及其制備方法和應用，所述方法包括步驟1，將去除木質素的木材在過氧化氫水溶液中浸泡后，得到中空結構的分散木纖維；步驟2，將中空結構的分散木纖維在250～300℃下保溫2～5h后進行碳化，得到碳化中空木纖維；步驟3，先將碳化中空木纖維分散于去離子水中后旋涂成膜，再用PVA水溶液對所得到的膜進行旋涂后干燥，得到PVA/碳化中空木纖維復合材料。這樣可以賦予該復合材料良好的穩定性、柔韌性、親水性及其與電解質的界面穩定性，可應用于發電和供電領域。

技術領域

本發明屬于生物質能源技術領域，具體為一種PVA/碳化中空木纖維復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

目前大多數的儲能材料，傳感材料都基于金屬或導電高分子材料。然而這些材料的網絡結構大多呈無序或者單一的孔結構，且金屬污染環境，高分子材料不易降解，極易造成污染環境。而不同電解質擁有不同大小的電解質離子，需要不同大小的孔結構來保證不同電解質離子的高效存儲和傳輸，進而提升器件的存儲性能。具有多級孔的生物質作為一種在某一方向上孔呈現一定層次的規律性依次增大或者減小的梯度排列，由于其獨特的孔結構特性，賦予了其對不同離子的高效選擇性存儲和傳輸，有利于提高孔的綜合利用效率。

聚乙烯醇(PVA)作為一種親水性高分子，易成膜，無毒，水溶液呈無色透明狀，可實現自然降解，無污染，具有很好的生物相容性，是百分百的綠色環保產品，在生物醫藥材料方面有廣闊的應用前景。而生物質三維的多級孔結構廣泛存在于自然界中，對生物體的維持和環境修復有著重要意義。

因此將PVA與具有多級孔的生物質進行結合，以便充分對兩者進行利用很有必要。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種PVA/碳化中空木纖維復合材料及其制備方法和應用，制備工藝簡單，提高了電子的負載量與傳輸速率，從而降低了材料的內阻，提高了材料的儲能特性。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種PVA/碳化中空木纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟，

步驟1，將去除木質素的木材在過氧化氫水溶液中浸泡后，得到中空結構的分散木纖維；

步驟2，將中空結構的分散木纖維在250～300℃下保溫2～5h后進行碳化，得到碳化中空木纖維；

步驟3，先將碳化中空木纖維分散于去離子水中后旋涂成膜，再用PVA水溶液對所得到的膜進行旋涂后干燥，得到PVA/碳化中空木纖維復合材料。

優選的，步驟1中所述的過氧化氫水溶液中，過氧化氫與去離子水的比例為(0.3～0.5)mol：(100～130)ml，去除木質素的木材與過氧化氫水溶液的體積比為1：20。

優選的，步驟1中，去除木質素的木材在過氧化氫水溶液中以80～120rpm的攪拌速率浸泡8～10h。

優選的，步驟2中所述的碳化在600～800℃下進行2～5h。

優選的，步驟3中，按體積比為1：3的比例將碳化中空木纖維分散于去離子水中。

優選的，步驟3中PVA水溶液按如下方式得到，

按(1～3)g：(100～130)ml的比例，將PVA溶于去離子水中，之后在65～75℃下進行溶解，得到PVA水溶液。

優選的，步驟3中，用PVA水溶液對所得到的膜進行旋涂后，PVA的厚度為0.5～1.5mm。

一種由上述任意一項所述的PVA/碳化中空木纖維復合材料的制備方法得到的PVA/碳化中空木纖維復合材料。

一種包含上述PVA/碳化中空木纖維復合材料的電容器。

一種由上述電容器驅動的電子設備。