【摘 要】
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木质纤维素生物质是世界储量和分布最丰富的资源之一,由于其组分的可再生性和丰富的官能团,促使其在多领域有着广泛的应用。其中应用最多的组分为纤维素和木质素,这两者均含有大量的含氧官能团,使得其反应性和修饰的可能性大大提高,并与多种材料有着复合的亲和性。这些特性也同样引起了超级电容器领域的关注,用于缓解现有商业超级电容器电极存在的高污染和高成本的问题。在本文的第二章中,由氯化胆碱、尿素和甘油组成的深共晶
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木质纤维素生物质是世界储量和分布最丰富的资源之一,由于其组分的可再生性和丰富的官能团,促使其在多领域有着广泛的应用。其中应用最多的组分为纤维素和木质素,这两者均含有大量的含氧官能团,使得其反应性和修饰的可能性大大提高,并与多种材料有着复合的亲和性。这些特性也同样引起了超级电容器领域的关注,用于缓解现有商业超级电容器电极存在的高污染和高成本的问题。在本文的第二章中,由氯化胆碱、尿素和甘油组成的深共晶溶剂（DES）被用于从廉价和清洁的碱木质素中制备分级多孔炭（HPCs）。首先,在深共晶溶剂中交联木质素和聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDE）,形成具有分级孔结构的共晶凝胶模板,该模板具有高离子传导性和高强度,可以被用于传感器。去除部分DES的共晶凝胶模板依次在N2和CO2的气氛中热解,形成分级多孔炭。接枝在共晶凝胶模板上的尿素和DES作为氮源,完成了氮掺杂。分级多孔炭具有足够的比表面积和分级多孔的三维框架。用木质素和DES生产的多孔炭电极显示出明显增强的比电容（比容量最高达到270 F/g）和高性能的稳定性（在8 A/g时,10000个循环中比电容损失为7%）,这归功于合理的孔隙结构和优秀的氮掺杂效率之间的协同作用。在本文的第三章中,我们用一锅法制作了含部分纤维素纳米纤维的纤维素与还原石墨烯复合膜,通过掺入少量的DES和纤维素促进了还原石墨烯的分散。氢氧化胆碱和L-鸟氨酸盐酸盐组成的DES加热溶胀漂白纤维素,并通过超声处理促使纤维素分散并剥离出部分纤维素纳米纤维,并且由于DES的强氢键相互作用力阻止了还原石墨烯的聚集。此复合膜具有良好的弯折性和高导电性。通过电化学测试,由于氮原子的引入和石墨烯良好的还原效果,其具有高面积比电容（电流密度为1 mA/cm2时达到382 mF/cm2）和良好的循环稳定性（在10 mA/cm2时,3000个循环中电容损失为6%）。总的来说,本论文对木质纤维素生物质和DES在超级电容器电极领域的应用进行了研究,并提供了一些新颖且有应用价值的方法和途径。
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