電紡木質素構建碳納米纖維及其熱電效能
碳納米管（CNT）是作為熱電材料的有效有機物之一，然而，CNT由於成本高，加工困難以及對粘合劑的要求高，因此其應用受到很大的限制。電紡碳納米纖維（CNF）具有高導電性、高表面積和自支撐結構，在能源儲存和轉換應用方面受到了極大的關注，可作為CNT的潛在替代品。目前，電紡陶瓷納米纖維和電紡CNT /聚苯胺納米纖維已被研究用於熱電應用。絕大多數碳纖維和CNF是以聚丙烯腈（PAN）為前驅體材料。但是，PAN成本高和產生相應的溫室氣體。木質素是第二位豐富的生物聚合物，是紙和紙漿工業的副產品。因此，木質素具有低成本，最小化溫室氣體排放。木質素可促進碳化過程中石墨化程度，被認為是一種有前景的生物基碳纖維前驅體。但是，木質素非常脆並且在碳化前需要固化過程，將木質素與PAN混合可以解決這些侷限性，並可以彌足使用PAN作為碳前驅體的缺點。
研究者通過電紡聚丙烯腈和木質素混合物製備了生物基碳納米纖維（CNF），木質素新增高達70％時，CNF的直徑從450nm減小到250nm，同時增加樣品的柔韌性，並促進纖維間的交聯。研究結果表明，在900℃下碳化加入70％木質素的CNF的最大p型功率因數為9.27μWcm-1K-2，其對於具有0％木質素的CNF增加34.5倍。對於肼處理的樣品，以相同方式產生的CNF的最大n型功率因數為10.2μWcm-1K-2，其為具有0％木質素的CNF的11.0倍。
圖1.初紡（a-d）和固化（e-h）納米纖維的FE-SEM影象，（a，e）前驅體溶液中木質素含量0％，（b，f）30％，（c，g）50％和（d，h）70％。
圖2.在900°C（a - d）和1100°C（e - h）碳化的CNF的FE-SEM影象（a，e）前驅體溶液中的木質素含量0％，（b，f）30％，（c，g）50％和（d，h）70％照片顯示了每個樣品在斷裂前的最大靈活性。
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