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，我國科學院新疆理化所資源化學研究室研究員張亞剛帶領(lǐng)的研究團隊就以棉花短絨為原料，設(shè)計開發(fā)了新型碳纖維和功能型氮摻雜多孔碳材料。

傳統(tǒng)的碳材料制備方法要消耗大量的化石能源，還伴隨著環(huán)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(fā)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(nèi)的產(chǎn)棉大區(qū)，棉花短絨資源非常豐富。通過多年研究，張亞剛團隊設(shè)計開發(fā)了一種以棉花短絨為原料，環(huán)保、低成本制備碳纖維的新工藝。在制備碳纖維過程中采用了纖維素氨基甲酸酯工藝。這種工藝與傳統(tǒng)制備再生纖維素的方法相比，操作更簡便也更環(huán)保。

最近，團隊又以棉花短絨為原料，經(jīng)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(tǒng)地考察了不同的碳化溫度對試樣得率、元素組成、形貌、孔結(jié)構(gòu)的影響。

這種材料孔隙結(jié)構(gòu)可調(diào)，具有超高的比表面積。經(jīng)過實驗，以氮摻雜多孔碳材料制備的超級電容器在循環(huán)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(wěn)定性。通過在不同電解液中實驗，它還同時具備優(yōu)異的倍率特性。此外，氮摻雜多孔碳還具有優(yōu)異的染料吸附性能。

據(jù)了解，上述研究成果已申報國家發(fā)明專利，并于近期發(fā)表在國際刊物《材料化學雜志A》上。業(yè)內(nèi)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(lǐng)域有著優(yōu)異表現(xiàn)，在能源和環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。