废弃椰壳粉与多壁碳纳米管复合制备环保型导电碳膏的性能研究及应用前景

【编辑推荐】本研究创新性地利用椰壳粉(CSP)的天然纤维素作为粘结剂，与羧酸功能化多壁碳纳米管(FMWCNT)复合，开发出具有优异导电性(较裸铂电极提升7倍)、机械性能(粘附强度27.02 kPa)和弯曲稳定性的环保导电膏。该材料在柔性电子(FESEM证实CNTs均匀分布)和电化学传感器(Rct仅253 ohm)领域展现巨大潜力，为可持续电子材料开发提供新思路。

　　

Highlight

本研究亮点在于开发了一种基于农业废弃物的高性能导电复合材料，通过将椰壳粉的天然粘结特性与碳纳米管的卓越导电性相结合，创造出兼具环境友好性和功能性的新型电子材料。

Materials

实验材料：本地采购的原始椰壳壳，硝酸(69%)、对甲苯磺酸钠(PTSA)、氢氧化钠颗粒等试剂购自德国Merck公司，多壁碳纳米管(MWCNT)(纯度>90%，尺寸110-170 nm × 5-9 μm)来自Sigma Aldrich。所有试剂均为分析纯，实验用水为超纯水(18.2 MΩ·cm)。

FTIR and Raman analysis

傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析揭示了材料制备过程中的化学键变化：原始椰壳粉(CSP)在3436 cm^-1处显示羟基(-OH)特征峰，2928 cm^-1为脂肪族C-H伸缩振动峰。经碱处理后，1735 cm^-1处的羧酸羰基峰消失，证实木质素和半纤维素被有效去除。拉曼光谱显示MWCNTs在1580 cm^-1(G带)和1350 cm^-1(D带)的特征峰，证明其石墨结构在复合过程中保持完好。

Conclusion

结论：本研究成功开发出以椰壳粉(CSP)天然纤维素为粘结剂、羧酸功能化多壁碳纳米管(FMWCNT)为导电填料的环保型导电膏。材料表现出优异的导电性能(比裸铂电极高7倍)、机械稳定性(粘附强度27.02 kPa)和弯曲耐受性(0-180°导电性稳定)，在柔性电子和电化学传感器领域具有广阔应用前景。X射线衍射证实碱处理提高了CSP的结晶度，而MWCNTs保持了其石墨结构完整性。该研究为农业废弃物高值化利用和可持续电子材料开发提供了创新解决方案。