功能材料论文提纲

论文题目：碳功能材料的制备及其性能研究

摘要：基于碳材料质量轻、耐腐蚀、介电性能优异、成本低等特点,其已越来越多的在吸波材料、电容器中得到应用。碳基复合吸波材料的制备逐渐向简单低廉、易制备、可调控的目标方向发展。木质素作为自然界中第二大可再生的天然高分子物质,具有价格便宜,来源广泛,碳含量高的特点,因此可将木质素作为前驱体制备碳材料。煤也是一种含碳量高且廉价的资源,但其灰分高,碳化所得物质电磁波吸收性能不高,将煤和木质素混合碳化可改善其电磁波吸收性能。因此,本文主要研究内容包括木质素基石墨烯的制备及其电化学性能研究、木质素基碳/聚苯胺复合材料的制备及其电磁波吸收性能研究和煤/木质素衍生功能材料的制备及其电磁波吸收性能研究。通过上述研究得出以下结论:（1）木质素基石墨烯的制备及其电化学性能研究。将硝酸铁、四氢呋喃和木质素混合物搅拌均匀,将其水浴加热预处理得到木质素前驱体,再高温锻烧木质素前驱体后进行除杂处理得到木质素基石墨烯。通过X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和拉曼光谱（Raman）等测试手段对样品进行了表征,并测试了其电化学性能。结果表明:高温热解处理木质素可以制备出石墨烯纳米片,其具有部分层片聚集,部分保留层片结构的特点。并且制备的木质素基石墨烯具有良好的比电容和电化学可逆性,可以在电容器中应用。（2）木质素基碳/聚苯胺复合材料的制备及其电磁波吸收性能研究。用原位聚合法合成了聚苯胺,通过加入一定量的木质素和不同量的聚苯胺进行水浴加热预处理得到前驱体,将其在干燥箱内烘干后放入管式炉锻烧制备木质素基碳/聚苯胺复合材料。采用XRD、Raman、FT-IR、HRTEM、扫描电子显微镜（SEM）和网络矢量分析仪（VNA）对复合材料的结构组成、微观形貌和电磁参数进行了详细研究。结果表明:木质素基碳/聚苯胺复合物的介电性能可以通过设计复合材料的物料比进行调整,能同时实现合理的阻抗匹配和能量衰减。木质素基碳/聚苯胺复合材料最佳RL在8.88 GHz时达到-50.96 dB,厚度为3.09 mm,有效吸收带宽为4 GHz。因此,木质素基碳/聚苯胺复合材料有望成为电磁波吸收材料进行应用。（3）煤/木质素衍生功能材料的制备及其电磁波吸收性能研究。将煤、木质素、氢氧化钾和适量的去离子混合并搅拌均匀,烘干成固体放入管式炉进行煅烧制备煤/木质素衍生功能材料。通过FT-IR、SEM和热重分析仪（TG）等手段对合成的产物进行了表征,并测试了其电磁波吸收性能。结果表明:煤/木质素衍生功能材料最佳RL为-51.89 dB,对应的峰强频率为6.24 GHz,厚度d=4.14 mm,有效吸收带宽2.64 GHz（从4.96 GHz至7.6 GHz）。因此,煤/木质素衍生功能材料展现出超强、带宽和轻薄的电磁波吸收性能。图[29]表[6]参[105]

关键词：碳功能材料;木质素;聚苯胺;煤;电化学;电磁波

学科专业：矿物加工工程

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 木质素概述

1.1.1 木质素的结构

1.1.2 木质素的性质

1.1.3 木质素的高值化利用研究

1.2 木质素基碳材料的概述

1.2.1 木质素基碳材料的制备

1.2.2 木质素的碳化活化研究

1.2.3 木质素基碳材料的分类

1.3 木质素基碳材料的应用

1.3.1 木质素基碳材料在超级电容器中的应用

1.3.2 木质素基电磁屏蔽材料的制备及应用

1.4 选题背景意义和研究内容

1.4.1 选题背景意义

1.4.2 研究内容

2 实验仪器、原材料及表征测试手段

2.1 实验试剂及原材料

2.2 仪器与设备

2.3 结构表征及性能测试

2.3.1 X射线衍射分析

2.3.2 傅里叶变换红外光谱分析

2.3.3 微观形貌分析

2.3.4 拉曼光谱分析

2.3.5 热重分析

2.3.6 电化学性能测试

2.3.7 电磁波吸收性能测试

3 木质素基石墨烯的制备及其电化学性能研究

3.1 引言

3.2 电极材料的制备

3.2.1 木质素基石墨烯的制备

3.2.2 工作电极的制备

3.3 结果与讨论

3.3.1 XRD分析

3.3.2 FT-IR分析

3.3.3 HRTEM分析

3.3.4 Raman分析

3.3.5 电化学性能测试

3.4 本章小结

4 木质素基碳/聚苯胺复合材料的制备及其电磁波吸收性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 聚苯胺的制备

4.2.2 木质素基碳/聚苯胺复合材料的制备

4.3 结果与讨论

4.3.1 形成机理分析

4.3.2 XRD和Raman分析

4.3.3 FT-IR分析

4.3.4 SEM和HRTEM分析

4.3.5 木质素基碳/聚苯胺复合材料的电磁波吸收性能

4.4 本章小结

5 煤/木质素衍生功能材料的制备及其电磁波吸收性能研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 煤/木质素衍生功能材料的制备

5.3 结果与讨论

5.3.1 FT-IR分析

5.3.2 SEM分析

5.3.3 TG-DTG分析

5.3.4 煤和木质素电磁波吸波性能分析

5.3.5 煤/木质素衍生功能材料的电磁波吸波性能分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果