棉花短絨變身優質環保電池原料 或將應用於能源及環境領域

小小的棉花短絨，居然可以成為制造電池的原料，還能吸附化學試劑。最近，中國科學院新疆理化所資源化學研究室研究員張亞剛帶領的研究團隊就以棉花短絨為原料，設計開發了新型碳纖維和功能型氮摻雜多孔碳材料。

傳統的碳材料制備方法需要消耗大量的化石能源，還伴隨著環境問題。多年來，該團隊以棉花短絨為突破口，力圖尋找一種新型碳材料。

在一朵棉花植株上，發育正常的棉花纖維較長，軋花后棉籽上還殘存著一些較短的纖維，叫棉花短絨。目前棉花短絨已成為重要的纖維素資源。

新疆是國內的產棉大區，棉花短絨資源非常豐富。通過多年研究，張亞剛團隊設計開發了一種以棉花短絨為原料，環保、低成本制備碳纖維的新工藝。在制備碳纖維過程中採用了纖維素氨基甲酸酯工藝。這種工藝與傳統制備再生纖維素的方法相比，操作更簡便也更環保。

最近，團隊又以棉花短絨為原料，經纖維素氨基甲酸酯、溶液配制，碳化、活化等步驟制備出氮摻雜多孔碳材料。同時，系統地考察了不同的碳化溫度對試樣得率、元素組成、形貌、孔結構的影響。

這種材料孔隙結構可調，具有超高的比表面積。經過實驗，以氮摻雜多孔碳材料制備的超級電容器在循環5000次后，比電容容量仍可保持初始容量的93%—95%，具有很強的穩定性。通過在不同電解液中實驗，它還同時具備優異的倍率特性。此外，氮摻雜多孔碳還具有優異的染料吸附性能。

據了解，上述研究成果已申報國家發明專利，並於近期發表在國際刊物《材料化學雜志A》上。業內認為，這種以植物為原料的新型碳材料在污水處理和超級電容器領域有著優異表現，在能源和環境領域應用前景廣闊。（記者朱彤 通訊員梁樂）