近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏課題組提出一種催化熱解的方法改變木質(zhì)納米纖維素的熱解過程，首次以廉價的木材為原材料制備了高質(zhì)量的超細(xì)碳納米纖維氣凝膠材料，該成果發(fā)表在德國《應(yīng)用化學(xué)》雜志上。

木質(zhì)纖維素材料是一種理想的制備碳納米纖維氣凝膠的前驅(qū)物，但因木質(zhì)纖維素納米纖維極小的尺寸，使其在熱解制備碳纖維過程中劇烈收縮無法保持纖維的形態(tài)。此前尚沒有使用木材為原材料成功制備碳納米纖維氣凝膠的先例。

俞書宏課題組提出一種催化熱解的方法，通過使用對甲苯磺酸催化木質(zhì)納米纖維素在熱解前期迅速脫水，并改變其熱解過程和中間產(chǎn)物，使得納米纖維素在熱解后具有高碳產(chǎn)率的同時，還能保持很好的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該催化熱解轉(zhuǎn)化方法可將廉價豐富的自然界前驅(qū)物材料轉(zhuǎn)化為高附加值的碳納米纖維材料，對于發(fā)展可再生材料的綠色化學(xué)領(lǐng)域具有指引意義。

由該方法制備的超細(xì)碳納米纖維平均直徑僅為6納米，具有很高的電導(dǎo)率和比表面積。因其獨特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)異的導(dǎo)電性能以及高的比表面積，該研究團隊研制的由木材制備的碳納米纖維氣凝膠可以直接用于組裝不需要黏結(jié)劑的超級電容器，并且在純碳超級電容器材料中表現(xiàn)出優(yōu)異的電容性能。這種新型碳納米纖維氣凝膠，還可應(yīng)用于水體凈化、電催化劑載體和電池電極材料等。