生物质基碳纳米管复合功能材料的设计合成与表征的开题报告.docx

生物质基碳纳米管复合功能材料的设计合成与表征的开题报告
一、选题背景与意义
碳纳米管作为新一代材料之一，具有优异的力学强度、导电性、热导率和化学稳定性，是制备催化剂、电极材料、传感器等的良好选择。然而，传统的制备方法往往需要高温、高压等严苛条件，成本高、操作难度大，制约了其在实际应用中的广泛推广。为了解决这一问题，近年来采用生物质作为前驱物，通过生物质热解法制备碳纳米管的方法备受关注。
同时，为了进一步增强碳纳米管的应用性能，将生物质基功能材料与碳纳米管进行复合也是研究热点之一。其中，生物质基材料不仅具有生物可降解性、低成本等优点，而且还能为碳纳米管提供新的性质和功能。例如，将功能化纳米颗粒与生物质混合热解可制备出具有光催化性能的碳纳米管复合物，这种新型材料在环境污染治理、催化等领域有着广泛应用前景。
因此，本课题拟设计合成一种生物质基碳纳米管复合功能材料，并对其进行表征，探索其在材料各个方面的性能，以期为生物质资源的开发和材料科学领域的发展做出一定的贡献。
二、研究内容与方案
1.碳纳米管的制备
本研究采用生物质热解法制备碳纳米管。具体步骤是：将生物质颗粒放入炉管中，经过高温热解和焦化，生成碳纳米管。
2.生物质基功能材料的设计与合成
本课题选取不同的生物质作为基质，通过表面修饰，实现其功能化处理。例如，选取木质素、纤维素等作为前驱物，进行表面修饰，使其具有一定的催化、吸附等性能。
3.复合材料的制备
将前述制备的生物质基功能材料与碳纳米管进行混合，并在一定的温度和气氛下进行热解，制备生物质基碳纳米管复合功能材料。
4.材料表征
利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等手段，对材料的形貌、结构、化学组成和热稳定性进行表征。
三、预期结果和意义
本研究旨在利用生物质资源制备碳纳米管，并与功能化材料进行复合，制备生物质基碳纳米管复合功能材料。预计该材料具有较高的力学强度、催化、吸附等性能，可广泛应用于催化、电化学传感器等领域。同时，本研究将为生物质资源的开发利用提供一种新思路，对促进可持续发展有一定意义。