碳纳米纤维材料因具有高的比概况、优异的机械机能及高电导率等优异的物质而遭到普遍关心，正在能源、催化、、聚合物等范畴具有普遍的使用前景。目前针对特定使用的功能化碳纳米纤维材料的设想合成及机能优化，仍然是限制其现实使用的瓶颈。出格是，廉价、可持续制备碳纳米纤维气凝胶尚未实现。近日，中国科学手艺大学俞书宏研究团队提出了一种催化热解的方式来改变木质纳米纤维素的热解过程，初次以廉价的木材为原材料制备了高质量的超细碳纳米纤维气凝胶材料，该以“Wood-Derived Ultrathin Carbon Nanofiber Aerogels”为题，颁发正在《使用化学》上（Angew。 Chem。 Int。 Ed。 2018， 57， 7085-7090）。论文的第一做者是博士生李思成。
纤维素材料普遍存正在于天然界的动物中，因为其普遍的来历、低成本以及对的敌对，木质纤维素材料是一种抱负的制备碳纳米纤维气凝胶的前驱物。可是，由于木质纤维素纳米纤维极小的尺寸使其正在热解制备碳纤维过程中猛烈收缩而无法连结纤维的形态，迄今为止尚没有利用木材为原材料成功制备碳纳米纤维气凝胶的先例。为此，研究人员提出了一种催化热解的方式，通过利用对甲苯磺酸催化木质纳米纤维素正在热解前期敏捷脱水，并改变其热解过程和两头产品，使得纳米纤维素正在热解后具有高的碳产率的同时，还可以或许连结很好的三维网状布局。该催化热解方式可将廉价丰硕的天然界中的前驱物材料为高附加值的碳纳米纤维材料，对于成长可再生材料的绿色化学合成具有指点意义。由该方式制备的超细碳纳米纤维平均曲径仅为6 nm， 具有很高的电导率（710。9 S m-1）和比概况积 (553~689 m2g-1)。因其奇特的三维网状布局特点和优异的导电机能以及高的比概况积，该研究团队研制的由木材制备的碳纳米纤维气凝胶能够间接用于拆卸无须粘结剂的超等电容器，而且正在纯碳超等电容器材猜中表示出优异的电容机能，这种新型碳纳米纤维气凝胶还可使用于水体净化、电催化剂载体和电池电极材料等。论文颁发后，被学术ScienceDaily、Wiley NewsRoom等以“Wood to supercapacitors”为题做为研究亮点报道。近年来，该团队环绕着碳纳米纤维材料合成、功能化及使用持续开展了一系列的研究，成长了模板的水热碳化法及间接碳化生物质细菌纤维素的方式宏量制备碳纳米纤维气凝胶材料，以此类材料为根本通过合理的化学润色功能化方式制备出了系列功能纳米材料，并摸索了这些材料正在、能源、催化及聚合物复合物等范畴的使用（Acc。 Chem。 Res。 2013， 46， 1450-1461； Acc。 Chem。 Res。 2016， 49， 96-105）。比来，该研究团队应邀为《使用化学》撰写题为“Emerging Carbon Nanofiber Aerogels！ Chemosynthesis versus Biosynthesis”的评述论文（Angew。 Chem。 Int。 Ed。 2018， DOI！ 10。1002/anie。201802663），系统阐发和比力了该团队成长的化学法和生物法制备碳纳米纤维材料的优错误谬误，总结了这两种合成线制备的碳纳米纤维材料的理化性质、提出了此后相关碳纳米纤维气凝胶材料研究的和此后值得关心的科学问题。上述工做遭到国度天然科学基金委立异研究群体、国度天然科学基金沉点基金、国度严沉科学研究打算、中国科学院前沿科学沉点研究项目、中国科学院纳米科学杰出立异核心、姑苏纳米科技协同立异核心、合肥大科学核心杰出用户基金的赞帮。(合肥微标准物质科学国度研究核心、中国科学院纳米科学杰出立异核心、姑苏纳米科技协同立异核心、科研部)。
