一种兼具电容和传感功能的纤维素纳米晶/聚苯胺导电柔性气凝胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种兼具电容和传感功能的纤维素纳米晶/聚苯胺导电柔性气凝胶的制备方法，采用方法的要点是将植物纤维素用酸溶液费舍尔酯化得到纤维素纳米晶，加入至溶于盐酸的苯胺单体和过硫酸铵溶液中恒温反应，抽滤得到纤维素纳米晶和聚苯胺的复合纤维，倒入聚四氟乙烯模具，冷冻干燥得到纤维素纳米晶/聚苯胺复合导电气凝胶。本发明专利技术在纤维素纳米晶上原位复合聚苯胺，制备纤维素纳米晶/聚苯胺复合导电纤维，方法简单、高效，节约能源，植物纤维素绿色可持续，聚苯胺无毒，环境友好。所得纤维素纳米晶/聚苯胺复合导电气凝胶具有高表面积、高孔隙率和超轻密度，力学性能优异，在超级电容器电极材料和压力/气体传感器件中存在潜在应用。

Preparation of cellulose nanocrystalline / polyaniline conductive flexible aerogels with capacitive and sensing functions

The invention discloses a preparation method of cellulose nanocrystals/polyaniline conductive flexible aerogel with capacitive and sensing functions. The main point of the method is to esterify plant cellulose with acid solution Fisher to obtain cellulose nanocrystals, add aniline monomer dissolved in hydrochloric acid and ammonium persulfate solution to isothermal reaction, and filter. Cellulose nanocrystals and polyaniline composite fibers were obtained. The composite conductive aerogels were prepared by freeze-drying in a polytetrafluoroethylene mold. The invention in-situ compounds polyaniline on cellulose nanocrystals to prepare cellulose nanocrystals/polyaniline composite conductive fibers. The method is simple, efficient, energy-saving, green and sustainable plant cellulose, non-toxic polyaniline and environment-friendly. The resulting cellulose nanocrystalline/polyaniline composite conductive aerogel has high surface area, high porosity and ultra-light density, and excellent mechanical properties. It has potential applications in electrode materials of supercapacitors and pressure/gas sensors.

【技术实现步骤摘要】
一种兼具电容和传感功能的纤维素纳米晶/聚苯胺导电柔性气凝胶的制备方法
本专利技术涉及一种气凝胶的制备方法，特别涉及一种兼具电容和传感功能的纤维素纳米晶/聚苯胺导电柔性气凝胶的制备方法，属于复合纤维气凝胶的

技术介绍
随着社会生活的不断发展，技术发展速度也在提升，这就需要大量的新能源设备来满足。现在的能源设备材料主要以塑料，无机半导体和其他石化产品为基础，巨量的生产需求不仅造成了严重的环境问题，而且废弃的能源设备无法自然降解。另一方面，传统能源材料快速消耗稀有元素，蕴含的能量，毒性，材料的可持续性等问题也受到社会也越来越多的关注。为了避免上述问题，低成本和高效能的可持续发展碳基绿色材料亟待研究，以替代传统能源材料。纤维素纳米晶(CelluloseNanocrystal,CNC)是一种天然碳基材料，作为植物的骨架成分，它几乎是取之不尽，用之不竭的绿色材料，年产量约1.5万亿吨。其可控的表面化学、高的表面积、高强度、低成本轻质、可降解、可再生和良好的生物相容性，可应用于广泛的领域，包括新兴能源设备装置领域(CN201610031569.3)。而且因其纳米尺寸效应和柔性，可以制造柔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼具电容和传感功能的纤维素纳米晶/聚苯胺导电柔性气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将植物纤维素与酸溶液混合，在40‑90℃的水浴锅中搅拌反应3‑5小时，其中植物纤维素与酸溶液的混合比例为1:50‑1:200g/mL，反应结束后放入透析袋中透析6‑24小时除去酸溶液，得到纤维素纳米晶(CNC)悬浮液；2)将苯胺单体和过硫酸铵分别溶于盐酸中，超声之后缓慢地向含苯胺的盐酸溶液中滴加含过硫酸铵的盐酸溶液，然后加入步骤1)制得的纤维素纳米晶(CNC)悬浮液，放入恒温振荡器中，保持0‑10℃反应2‑5小时，加入丙酮终止反应，抽滤得到纤维素纳米晶/聚苯胺复合纤维；3)将10‑50wt％...

【技术特征摘要】
1.一种兼具电容和传感功能的纤维素纳米晶/聚苯胺导电柔性气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将植物纤维素与酸溶液混合，在40-90℃的水浴锅中搅拌反应3-5小时，其中植物纤维素与酸溶液的混合比例为1:50-1:200g/mL，反应结束后放入透析袋中透析6-24小时除去酸溶液，得到纤维素纳米晶(CNC)悬浮液；2)将苯胺单体和过硫酸铵分别溶于盐酸中，超声之后缓慢地向含苯胺的盐酸溶液中滴加含过硫酸铵的盐酸溶液，然后加入步骤1)制得的纤维素纳米晶(CNC)悬浮液，放入恒温振荡器中，保持0-10℃反应2-5小时，加入丙酮终止反应，抽滤得到纤维素纳米晶/聚苯胺复合纤维；3)将10-50wt％的步骤2)制得的纤维素纳米晶/聚苯胺复合纤维倒入聚四氟乙烯模具中，冷冻干燥得到纤维素纳米晶/聚苯胺复合导电气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种兼具电容和传感功能的纤维素纳米晶/聚苯胺导电柔性气凝胶的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中的植物纤维素为：棉纤维、竹纤维、生姜纤维、秸秆纤维；酸溶液为硫酸、盐酸、硝酸、甲酸、乙酸、氢溴酸、氢碘酸、柠檬酸、苹果酸的一种或几种，浓度为1-10mol/L。3.根据权利要求1所述的一种兼具电容和传感功能的纤维素纳米晶/聚苯胺导电柔性气凝胶的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中的纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：余厚咏，王端超，姚菊明，何薇薇，范虹霞，朱佳颖，顾继萍，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33