CN113119256B - 一种导电木材气凝胶的制备方法 - Google Patents

一种导电木材气凝胶的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113119256B
CN113119256B CN202110411021.2A CN202110411021A CN113119256B CN 113119256 B CN113119256 B CN 113119256B CN 202110411021 A CN202110411021 A CN 202110411021A CN 113119256 B CN113119256 B CN 113119256B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wood
solution
wood substrate
washing
drying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110411021.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113119256A (zh
Inventor
张伟业
刘毅
孙璟萌
王蓓蓓
郭洪武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Forestry University
Original Assignee
Beijing Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Forestry University filed Critical Beijing Forestry University
Priority to CN202110411021.2A priority Critical patent/CN113119256B/zh
Publication of CN113119256A publication Critical patent/CN113119256A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113119256B publication Critical patent/CN113119256B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/02—Processes; Apparatus
    • B27K3/025—Controlling the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/16—Inorganic impregnating agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/16—Inorganic impregnating agents
    • B27K3/20—Compounds of alkali metals or ammonium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/16—Inorganic impregnating agents
    • B27K3/26—Compounds of iron, aluminium, or chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/34—Organic impregnating agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/34—Organic impregnating agents
    • B27K3/343—Heterocyclic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/34—Organic impregnating agents
    • B27K3/36—Aliphatic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/52—Impregnating agents containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/0005—Cryogenic treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/001—Heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/04—Combined bleaching or impregnating and drying of wood
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K2240/00—Purpose of the treatment
    • B27K2240/20—Removing fungi, molds or insects

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种导电木材气凝胶的制备方法，包括如下步骤：将木材沿垂直于生长方向进行切片，得到横切面木材基板；将基板浸入脱木素缓冲溶液中，加热进行脱木素处理；将得到的脱木素木材基板浸没于氯化铁溶液中浸渍完成后冷冻干燥；然后将得到的样品与吡咯溶液密封在一起，利用原位化学气相沉积的方法在木材细胞壁内原位合成聚吡咯；随后将样品浸渍在硝酸银、二甲基亚砜和柠檬酸钠的混合溶液中，其中二甲基亚砜作为还原剂，柠檬酸钠作为络合剂，在聚吡咯表面原位生成银纳米粒子，将样品在乙醇中洗涤从而得到导电木材气凝胶。本发明方法制备工艺简单，反应条件温和，有利于工业化生产，可广泛应用于电学、抗菌以及电磁屏蔽材料等领域。

Description

一种导电木材气凝胶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料的制备方法，具体涉及一种导电气凝胶的制备方法，属于复合材料领域。
背景技术
气凝胶是通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料。气凝胶具有低密度和高比表面积，使其适用于多种电气设备，例如超级电容器电极、电磁屏蔽材料，应变传感器等。目前研究最多的是二氧化硅气凝胶，但是强度受损会限制其应用。另一种聚合物气凝胶强度好，然而所需材料来自于不可再生的化石资源。近年来，生物质基气凝胶受到越来越多的关注，制备它们的前体包括细菌纤维素、壳聚糖、海藻酸盐和木质纤维素等。其中，纤维素纳米纤维气凝胶具有高强度和大比表面积，因此备受研究人员的关注。
纤维素气凝胶一般是基于自下而上的方法制备的，气凝胶中的纳米纤维素原纤维通常是通过机械分解或酸水解获得的，并通过重建结构单元来形成气凝胶。这种方法耗时耗能，且制备的气凝胶一般是各向同性的，对于电池、电容器的电极以及太阳能蒸发装置等，各向异性结构是有益的。即便使用定向冷冻的方法可以制备各向异性的纳米纤维素气凝胶，但是这种方法操作复杂，制造成本高昂，不利于大规模生产。木材是一种具有各向异性结构、可再生可降解的绿色材料，木质细胞壁由纤维素、半纤维素和木质素组成。在细胞壁的S2层中，纤维素原纤维相对于轴向以小角度取向，方向性排列导致木材具有优异的机械性能。因此，以天然木材为前体，脱除木质素和半纤维素从而制备各向异性结构的木材气凝胶，可以作为基材应用于电子产品。
要制备导电气凝胶，除了气凝胶基底之外，还需要活性材料。当前，最常用的材料包括碳纳米管、石墨烯、金属氧化物、金属纳米粒子和导电聚合物，这组材料中，导电聚合物具有优异的电化学活性、机械响应性、重量轻和柔韧性等性能，因而备受关注。特别是聚吡咯(PPy)，它可以通过化学聚合、电化学聚合、气相沉积和界面聚合等多种聚合方法合成，每种方法都可以制备出具有特定特性的PPy。与聚苯胺或聚-3,4-乙烯二氧噻吩相比，PPy具有更高的柔韧性和更大的质量密度，表现为体积小、性能更高。尽管如此，PPy的溶解性和稳定性较差，所以一种有趣的方法是在三维木材气凝胶骨架上原位化学气相沉积PPy，可以简化过程，降低成本。此外，随着可穿戴电子设备的发展，人们对其舒适性、安全性和健康性提出了更高的要求，因此，复合材料的抗菌性能变得尤为重要。银(Ag NPs)可以杀死特定的细菌、真菌和病毒，因此成为最有前途的抗菌剂。通过静电自组装的方法将Ag NPs沉积在PPy表面，可以使复合材料具有抗菌活性，同时增加材料的导电性。专利CN201210279965X公开了一种导电木材的制备方法，首先将木材切片浸入苯胺溶液中，随后加入引发剂聚合1-48h从而得到导电木材；专利CN107742583A公开了一种木基复合电极材料的制备方法，通过将木材切片置于氧化石墨烯溶液中，随后洗涤并冷冻干燥得到了复合材料。上述制备方法制备工艺复杂而且没有考虑材料的多功能化应用。因此，发明一种来源于木材，具有电化学和电磁屏蔽性能的抗菌型导电气凝胶是一个非常迫切的课题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的旨在提供一种绿色环保，简单易行的新型导电木材气凝胶的制备方法。制备得到的导电气凝胶具有优异的抗菌活性、电化学性能和电磁屏蔽性能。
具体的，本发明是通过如下技术方案达到的：
一种导电木材气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将木材沿着垂直于生长方向进行切片，得到具有横切面的木材基板。
(2)将步骤(1)中所到的木材基板浸入脱木素缓冲溶液中，加热进行反应，反应结束后取出样品，洗净并用滤纸吸去表面的去离子水。
(3)将步骤(2)中得到的脱木素木材基板浸没于氯化铁(FeCl3)溶液中，浸渍完成后冷冻干燥。
(4)将步骤(3)中所得到的样品和一小瓶吡咯单体密封在烧杯中，并移入冰箱中冷却。
(5)在烧杯中加入一定量的二甲基亚砜(DMSO)溶液、硝酸银(AgNO3)溶液和柠檬酸钠溶液，随后将步骤(4)中的样品浸入上述混合溶液中并进行磁力搅拌，反应结束后，将样品在乙醇中清洗数次并自然干燥得到导电木材气凝胶。
优选的，步骤(1)中的木材选择的是密度较小的木材，例如，巴尔沙木，杨木，泡桐木等。
优选的，步骤(1)中木材基板的厚度为1-2mm，最优选择1.5mm。
优选的，步骤(1)中得到的木材基板用去离子水洗净后，60℃下真空干燥24h备用。
优选的，步骤(2)中脱木质素缓冲液为次氯酸钠(NaClO)溶液或氨水溶液。
优选的，步骤(2)中脱木质素溶液为NaClO的水溶液，优选NaClO溶液的浓度为1-5mol/L，最优选择2.5mol/L。
优选的,步骤(2)中脱木质素溶液为氨水溶液。氨水溶液的浓度为1-4mol/L,优选3mol/L。
优选的，步骤(2)中所述反应是在常温条件下反应6-24h。
最优选的，步骤(2)中所述的反应时间为12h。
优选的，步骤(2)中所述的洗净为依次用乙醇和去离子水洗净。
优选的，步骤(2)中所述的滤纸为中速定量滤纸。
优选的，步骤(2)中得到的脱木素木材基板放入盛有FeCl3的烧杯中，转移至真空干燥箱中，真空浸渍1h。
优选的，重复步骤(2)的真空浸渍操作2-3次。
优选的，步骤(3)中所述的FeCl3溶液浓度为0.3mol/L。
优选的，步骤(3)中所述的FeCl3溶液按如下方法配置：
用托盘天平称取24.3g的FeCl3·6H2O固体加入烧杯中，然后往烧杯中加入300mL去离子水，搅拌1-2h,得到FeCl3溶液。
更优选的，步骤(3)中的FeCl3溶液，所用FeCl3·6H2O为分析纯级别。
优选的，步骤(3)中浸渍完成的样品先用去离子水冲洗掉残留的溶液，然后冷冻干燥36h。
优选的，步骤(4)中吡咯的体积为1mL。
优选的，步骤(4)中样品与吡咯在冰箱中的反应时间为7天。
优选的，步骤(5)中的DMSO体积为30mL。
优选的，步骤(5)中AgNO3溶液体积为1mL，浓度为0.1-0.4mol/L。
优选的，步骤(5)中柠檬酸钠体积为1mL，浓度为0.1mol/L。
优选的，步骤(5)中所述的磁力搅拌时间为6h。
优选的，步骤(5)中所述自然干燥时间为2天。
本发明方法将木材脱除木质素和半纤维素得到基材，从而使比表面积和孔隙率增加，但保留了木材的多孔阵列结构，采用原位化学气相沉积的方法将PPy负载在木材表面和孔道，这种方法可以实现活性材料的连续负载和高纯度。随后以DMSO为还原剂，柠檬酸钠为络合剂，将Ag+还原为Ag NPs，同时通过静电自组装吸附到PPy表面。从而得到具有高导电性，高抗菌活性，优异电化学性能和电磁屏蔽性能的复合气凝胶材料。与现有技术相比，本发明拥有如下优点和优异效果：
(1)本发明在制备导电气凝胶的过程中，基底材料选用了来源广泛，绿色环保，低成本的天然木材，代替了不可降解的塑料，以及制备工艺复杂的纤维素纸等材料，并且采用原位化学气相沉积的方法负载PPy使其具有高导电性，而传统的溶液化学聚合生成的PPy纯度低，连续性差。
(2)Ag NPs的负载不仅进一步增强了导电气凝胶的导电性，而且赋予了材料抗菌性能，为生物质基轻质抗菌型多功能电子设备的发展提供了借鉴意义。
附图说明
图1a为充放电示意图图1b为电磁屏蔽效能图
具体实施方式
为了弥补上述不足，本发明提供了一种导电木材气凝胶的制备方法，以解决上述背景技术中的问题。以下结合具体事例对本发明方案的技术方案作进一步的叙述，但本发明的保护范围和实施方式并不仅限于此。
实施例1：
(1)巴尔沙木沿着生长方向进行切片，得到厚度为1.5mm，长宽尺寸为22.9×10.2mm木材基板。
(2)将步骤(1)中得到的木材基板用去离子水反复冲洗，然后在真空干燥箱60℃下放置12h备用。
(3)将步骤(2)中的样品放入2.5mol/L NaClO的水溶液中，常温浸泡12h。
(4)将步骤(3)中的脱木素木材基板依次用乙醇和去离子水洗净，将样品先放入盛有FeCl3溶液的烧杯中，然后转移至真空干燥箱中真空浸渍2h。
(5)将步骤(4)中取得的样品用去离子水洗去多余的溶液，在-45℃冷冻干燥36h。
(6)将步骤(5)中所得样品与一小瓶吡咯(1mL)密封在烧杯中，在0℃的冰箱中放置7天。
(7)将步骤(6)中的样品置于30mL的DMSO、1mLAgNO3溶液和柠檬酸钠溶液的混合溶液中，磁力搅拌6h。
(8)将步骤(7)中的样品用乙醇洗涤数次。
(9)将步骤(8)中的样品自然干燥两天。
(10)导电木材气凝胶对大肠杆菌具有一定的抗菌作用，如图1(a)所示，当导电木材气凝胶作为电极时，比电容达到1161mF/cm2。如图1(b)所示，当作为电磁屏蔽材料时，电磁屏蔽值可达到18.4dB。
实施例2：
(1)将巴尔沙木沿着生长方向进行切片，得到厚度为1.5mm，长宽尺寸为22.9×10.2mm木材基板。
(2)将步骤(1)中得到的木材基板用去离子水反复冲洗，然后在真空干燥箱60℃下放置12h备用。
(3)将步骤(2)中的木材基板浸入3mol/L的氨水溶液24h。
(4)将步骤(3)中的脱木素木材基板依次用乙醇和去离子水洗净，将样品先放入盛有FeCl3溶液的烧杯中，然后转移至真空干燥箱中真空浸渍2h。
(5)将步骤(4)中取得的样品用去离子水洗去多余的溶液，在-45℃冷冻干燥36h。
(6)将步骤(5)中所得样品与一小瓶吡咯(1mL)密封在烧杯中，在0℃的冰箱中放置7天。
(7)将步骤(6)中的样品置于30mL的DMSO、1mL AgNO3溶液和柠檬酸钠溶液的混合溶液中，磁力搅拌6h。
(8)将步骤(7)中的样品用乙醇洗涤数次。
(9)将步骤(8)中的样品自然干燥两天。
(10)制备的导电气凝胶具有良好的抗菌性。当作为超级电容器电极时，比电容达到1645mF/cm2。当作为电磁屏蔽材料时，电磁屏蔽值达到24dB。
实施例3：
(1)将杨木沿着生长方向进行切片，得到厚度为1.5mm，长宽尺寸为22.9×10.2mm木材基板。
(2)将步骤(1)中得到的木材基板用去离子水反复冲洗，然后在真空干燥箱60℃下放置12h备用。
(3)将步骤(2)中的样品放入2.5mol/L NaClO的水溶液中，常温浸泡12h。
(4)将步骤(3)中的脱木素木材基板依次用乙醇和去离子水洗净，将样品先放入盛有FeCl3溶液的烧杯中，然后转移至真空干燥箱中真空浸渍2h。
(5)将步骤(4)中取得的样品用去离子水洗去多余的溶液，在-45℃冷冻干燥36h。
(6)将步骤(5)中所得样品与一小瓶吡咯(1mL)密封在烧杯中，在0℃的冰箱中放置7天。
(7)将步骤(6)中的样品置于30mL的DMSO、1mL AgNO3溶液和柠檬酸钠溶液的混合溶液中，磁力搅拌6h。
(8)将步骤(7)中的样品用乙醇洗涤数次。
(9)将步骤(8)中的样品先放入冰箱中冷冻12h，然后转移至冷冻干燥机在-45℃下冷冻干燥36h，得到所述的木质基柔性复合电极材料。
(10)导电木材气凝胶对大肠杆菌具有一定的抗菌作用，当导电木材气凝胶作为电极时，比电容达到1087mF/cm2。当作为电磁屏蔽材料时，电磁屏蔽值可达到26dB。
实施例4：
(1)将杨木沿着生长方向进行切片，得到厚度为1.5mm，长宽尺寸为12.9×10.2mm木材基板。
(2)将步骤(1)中得到的木材基板用去离子水反复冲洗，然后在真空干燥箱60℃下放置12h备用。
(3)将步骤(2)中的木材基板浸入3mol/L的氨水溶液24h。
(4)将步骤(3)中的脱木素木材基板依次用乙醇和去离子水洗净，将样品先放入盛有FeCl3溶液的烧杯中，然后转移至真空干燥箱中真空浸渍2h。
(5)将步骤(4)中取得的样品用去离子水洗去多余的溶液，在-45℃冷冻干燥36h。
(6)将步骤(5)中所得样品与一小瓶吡咯(1mL)密封在烧杯中，在0℃的冰箱中放置7天。
(7)将步骤(6)中的样品置于30mL的DMSO、1mL AgNO3溶液和柠檬酸钠溶液的混合溶液中，磁力搅拌6h。
(8)将步骤(7)中的样品用乙醇洗涤数次。
(9)将步骤(8)中的样品自然干燥两天。
(10)制备的导电气凝胶具有良好的抗菌性。当作为超级电容器电极时，比电容达到1086mF/cm2。当作为电磁屏蔽材料时，电磁屏蔽值达到27dB。
实施例5：
(1)将泡桐木沿着生长方向进行切片，得到厚度为1.5mm，长宽尺寸为12.9×10.2mm木材基板。
(2)将步骤(1)中得到的木材基板用去离子水反复冲洗，然后在真空干燥箱60℃下放置12h备用。
(3)将步骤(2)中的样品放入2.5mol/L NaClO的水溶液中，常温浸泡12h。
(4)将步骤(3)中的脱木素木材基板依次用乙醇和去离子水洗净，将样品先放入盛有FeCl3溶液的烧杯中，然后转移至真空干燥箱中真空浸渍2h。
(5)将步骤(4)中取得的样品用去离子水洗去多余的溶液，在-45℃冷冻干燥36h。
(6)将步骤(5)中所得样品与一小瓶吡咯(1mL)密封在烧杯中，在0℃的冰箱中放置7天。
(7)将步骤(6)中的样品置于30mL的DMSO、1mL AgNO3溶液和柠檬酸钠溶液的混合溶液中，磁力搅拌6h。
(8)将步骤(7)中的样品用乙醇洗涤数次。
(9)将步骤(8)中的样品先放入冰箱中冷冻12h，然后转移至冷冻干燥机在-45℃下冷冻干燥36h，得到所述的木质基柔性复合电极材料。
(10)导电木材气凝胶对大肠杆菌具有一定的抗菌作用，当导电木材气凝胶作为电极时，比电容达到1067mF/cm2。当作为电磁屏蔽材料时，电磁屏蔽值可达到28dB。
实施例6：
(1)将泡桐木沿着生长方向进行切片，得到厚度为1.5mm，长宽尺寸为12.9×10.2mm木材基板。
(2)将步骤(1)中得到的木材基板用去离子水反复冲洗，然后在真空干燥箱60℃下放置12h备用。
(3)将步骤(2)中的木材基板浸入3mol/L的氨水溶液24h。
(4)将步骤(3)中的脱木素木材基板依次用乙醇和去离子水洗净，将样品先放入盛有FeCl3溶液的烧杯中，然后转移至真空干燥箱中真空浸渍2h。
(5)将步骤(4)中取得的样品用去离子水洗去多余的溶液，在-45℃冷冻干燥36h。
(6)将步骤(5)中所得样品与一小瓶吡咯(1mL)密封在烧杯中，在0℃的冰箱中放置7天。
(7)将步骤(6)中的样品置于30mL的DMSO、1mL AgNO3溶液和柠檬酸钠溶液的混合溶液中，磁力搅拌6h。
(8)将步骤(7)中的样品用乙醇洗涤数次。
(9)将步骤(8)中的样品自然干燥两天。
(10)制备的导电气凝胶具有良好的抗菌性。当作为超级电容器电极时，比电容达到1237mF/cm2。当作为电磁屏蔽材料时，电磁屏蔽值达到25dB。

Claims (7)

1.一种导电木材气凝胶的制备方法，其特征在于：
(1)将木材沿着垂直于生长方向进行切片，得到具有横切面的木材基板，木材基板的厚度为1-2mm；
(2)将步骤(1)中所到的木材基板浸入脱木质素溶液中，脱木质素溶液为2.5mol/L的次氯酸钠水溶液或3mol/L的氨水溶液，反应结束后取出处理过的木材基板，用乙醇和去离子水洗净，随后将处理过的木材基板浸入氯化铁溶液中，真空浸渍2h，然后将处理过的木材基板用去离子水洗净并冷冻干燥；
(3)将步骤(2)中得到的木材基板与1mL吡咯密封在烧杯中，随后将烧杯移入冰箱中放置7天；
(4)将步骤(3)中所得到的木材基板放入盛有二甲基亚砜、硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液的混合溶液的烧杯中，磁力搅拌，反应完毕，将木材基板洗净，干燥处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的木材基板厚度为1.5mm，长宽尺寸为12.9×10.2mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的氯化铁溶液的浓度为0.3mol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述冷冻干燥为转移至冷冻干燥机在-45℃下冷冻干燥36h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的二甲基亚砜、硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液的量依次为30mL、1mL和1mL，其中二甲基亚砜作为还原剂，柠檬酸钠作为络合剂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述磁力搅拌时间为6h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述洗净为用乙醇洗净，所述干燥为自然干燥2天。
CN202110411021.2A 2021-04-16 2021-04-16 一种导电木材气凝胶的制备方法 Active CN113119256B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110411021.2A CN113119256B (zh) 2021-04-16 2021-04-16 一种导电木材气凝胶的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110411021.2A CN113119256B (zh) 2021-04-16 2021-04-16 一种导电木材气凝胶的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113119256A CN113119256A (zh) 2021-07-16
CN113119256B true CN113119256B (zh) 2022-04-26

Family

ID=76777229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110411021.2A Active CN113119256B (zh) 2021-04-16 2021-04-16 一种导电木材气凝胶的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113119256B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113843869A (zh) * 2021-10-21 2021-12-28 西南林业大学 一种导电木材气凝胶制备方法及其应用
CN114030046B (zh) * 2021-11-08 2022-07-22 北京林业大学 一种各向同性导电纸的制备方法
CN114670299B (zh) * 2022-03-11 2023-05-23 华南理工大学 一种高强度各向异性气凝胶型木材结构及其制备方法
CN114613617A (zh) * 2022-03-25 2022-06-10 北京林业大学 一种木质基微型超级电容器的制备方法
CN118604075A (zh) * 2024-08-09 2024-09-06 大连大学 基于天然竹片复合导电聚吡咯和纳米银的环保可降解电化学传感器、制备方法及应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101444730B (zh) * 2007-11-27 2011-07-27 北京化工大学 一种纳米碳纤维/银纳米粒子复合催化剂的制备方法
CN103745832B (zh) * 2013-12-11 2016-08-17 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种木质柔性超级电容器及其木质柔性多孔电极的制备方法
CN104821210B (zh) * 2015-05-15 2017-04-05 浙江农林大学 一种纤维素基导电材料的制备方法
CN106205780B (zh) * 2016-08-01 2017-11-10 中南林业科技大学 一种木材刨片基柔性电极材料的制备方法
CN110253703B (zh) * 2019-05-07 2020-12-29 杭州电子科技大学 一种高强度抑菌木材的制备方法及高强度抑菌木材
CN110164715B (zh) * 2019-05-30 2020-12-04 北京林业大学 一种木质基柔性复合电极材料的制备方法
CN111312431B (zh) * 2020-02-26 2021-08-03 东北林业大学 一种柔性各向异性纳米纤维素基导电薄膜及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113119256A (zh) 2021-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113119256B (zh) 一种导电木材气凝胶的制备方法
Ma et al. Bacterial cellulose: an encouraging eco-friendly nano-candidate for energy storage and energy conversion
Bashir et al. Conducting polymer/graphene hydrogel electrodes based aqueous smart Supercapacitors: A review and future prospects
Wei et al. Recent advances in MXene‐based aerogels: fabrication, performance and application
Lin et al. Biomass applied in supercapacitor energy storage devices
Yang et al. High mass‐loading biomass‐based porous carbon electrodes for supercapacitors: review and perspectives
Yin et al. A novel and facile one-pot solvothermal synthesis of PEDOT–PSS/Ni–Mn–Co–O hybrid as an advanced supercapacitor electrode material
Wu et al. Biomass-derived sponge-like carbonaceous hydrogels and aerogels for supercapacitors
Xu et al. Three-dimensional polymer networks for solid-state electrochemical energy storage
Li et al. Rational microstructure design on metal–organic framework composites for better electrochemical performances: design principle, synthetic strategy, and promotion mechanism
Huang et al. Sewable and cuttable flexible zinc-ion hybrid supercapacitor using a polydopamine/carbon cloth-based cathode
Chhetri et al. A review on nanofiber reinforced aerogels for energy storage and conversion applications
CN103450682B (zh) 一种碳纳米管/聚吡咯复合海绵及其制备方法
CN110085436B (zh) 一种石墨烯/聚乙撑二氧噻吩复合纤维组装体的制备方法
Bai et al. Preparation and application of cellulose gel in flexible supercapacitors
KR102139318B1 (ko) 나트륨 이온 전지 전극 재료 및 그의 제작방법
CN109776851A (zh) 一种细菌纤维素/金属硫化物复合凝胶及其制备方法和导电处理方法
CN110256733A (zh) 纤维素网络聚苯胺复合材料和超级电容器的制备方法
CN104231623B (zh) 一种金属离子掺杂制备不同形貌氧化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的方法
CN114030046B (zh) 一种各向同性导电纸的制备方法
Yang et al. Solid-state double-network hydrogel redox electrolytes for high-performance flexible supercapacitors
Khan et al. Exploring the progression of energy storage toward flexibility: metal-organic framework and conducting polymer aspects
Jiang et al. Free-standing Co (OH) 2/prussian blue analogue nanostructured electrodes for flexible Na-ion supercapacitors with an ultrawide potential window
Yi et al. Chitosan-based synthesis of O, N, and P codoped hierarchical porous carbon as electrode materials for supercapacitors
CN113148975B (zh) 一种氮自掺杂多孔碳电极的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant