在一朵棉花植株上，發(fā)育正常的棉花纖維較長(zhǎng)，軋花后棉籽上還殘存著一些較短的纖維，叫棉花短絨。目前棉花短絨已成為重要的纖維素資源。

 

新疆是國(guó)內(nèi)的產(chǎn)棉大區(qū)，棉花短絨資源非常豐富。通過多年研究，張亞剛團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種以棉花短絨為原料，環(huán)保、低成本制備碳纖維的新工藝。在制備碳纖維過程中采用了纖維素氨基甲酸酯工藝。這種工藝與傳統(tǒng)制備再生纖維素的方法相比，操作更簡(jiǎn)便也更環(huán)保。

 

最近，團(tuán)隊(duì)又以棉花短絨為原料，經(jīng)纖維素氨基甲酸酯、溶液配制，碳化、活化等步驟制備出氮摻雜多孔碳材料。同時(shí)，系統(tǒng)地考察了不同的碳化溫度對(duì)試樣得率、元素組成、形貌、孔結(jié)構(gòu)的影響。

 

這種材料孔隙結(jié)構(gòu)可調(diào)，具有超高的比表面積。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，以氮摻雜多孔碳材料制備的超級(jí)電容器在循環(huán)5000次后，比電容容量仍可保持初始容量的93%—95%，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。通過在不同電解液中實(shí)驗(yàn)，它還同時(shí)具備優(yōu)異的倍率特性。此外，氮摻雜多孔碳還具有優(yōu)異的染料吸附性能。

 

據(jù)了解，上述研究成果已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利，并于近期發(fā)表在國(guó)際刊物《材料化學(xué)雜志A》上。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，這種以植物為原料的新型碳材料在污水處理和超級(jí)電容器領(lǐng)域有著優(yōu)異表現(xiàn)，在能源和環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。