纤维素功能纸的制备及其在能源转化应用研究进展
2021-08-12陈阳雷胜张学铭
中国造纸 2021年4期
陈阳雷 陈 胜张学铭 许 凤
(北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室,北京,100083)
随着社会发展与人口激增,能源需求量持续上升,资源短缺与环境污染问题日益严重。在“绿水青山就是金山银山”的时代背景下,绿色生物质材料的高效利用及可持续能源的开发是解决上述问题的关键。其中,纤维素是地球储量最为丰富的生物质材料,这种D-葡萄糖单体通过β-1,4糖苷键相互连接而成的线性高分子物质广泛存在于棉花、木材、竹藤等植物中,具有可再生、可持续、可生物降解、生物相容性好、化学稳定性强等一系列优点[1-3]。近年来,纤维素基纤维、薄膜、气凝胶、水凝胶等功能材料发展迅速,实现了在纺织、包装、能源、医药等领域的应用[4-11]。
纸张是纤维素材料诸多存在形式中历史最为悠久和应用最为广泛的一种,随着造纸技术的飞速发展,丰富的纸类产品极大改善了人们的生产与生活。得益于纤维素纸价格低廉、环境友好、机械性能优异且易加工,纤维素纸得到了功能化开发并成功应用于能源、传感、光电子、柔性电子等新兴领域[12-17],其中纸基功能材料在能源转化器件中的应用显著促进了绿色能源的发展,对我国生态文明建设起到了推动作用。
本文综述了纤维素纸的功能化制备方法,包括物理与化学法;重点介绍了纤维素功能纸在能源转化领域的应用,包括太阳能电池、生物燃料电池和摩擦纳米发电机;最后总结了纤维素功能纸的研究现状,并展望了其未来发展趋势。……
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