1. 研究目的与意义（文献综述）

随着全世界对资源和环境问题的日益重视，纤维素作为自然界中可再生资源，具有无毒、无味、可生物降解、生物相容性好等特点，有着巨大的市场潜力^[1]。棉花、秸秆、麻类、木材、草本以及部分真菌、藻类都含有纤维素，可见其量多且分布广泛，可以作为提取纳米纤维素的来源。伴随着传统煤炭、石油的储量日益下降，且化工产品给生态环境带来了巨大的压力，纤维素作为天然高分子材料凭借其绿色清洁、低密度、高比强度比模量的优势成为了替代石油化工产品的最佳材料^[2]。纤维素目前已经普遍应用于复合材料、建材、制浆造纸、涂料、医学等领域^[3-5]。

纳米纤维素^[6]具有高纯度、高亲水性、高结晶度等优越特性，因此近几年纳米纤维素的研发成为热点。若将宏观纤维素降解到纳米级别，不但保持了它基本结构特征，还赋予其纳米粒子属性，如较大的比表面积、较高的反应活性、光电效应以及纳米尺寸效应，且纳米纤维素有着优良的机械性能和光学性能。鉴于以上优点，近年来已经在很多领域得到应用^[7]。例如复合材料，纳米纤维素是可以自然降解和再生的新型填充材料，可以与塑料复合，利用其高长径比、网状缠结结构的优势，增强塑料的同时并保证较高的透明性，不但减少了白色污染，还有效减轻复合材料的重量，赋予其生物降解性、高强度，高热稳定性的优点。同时纳米纤维素也可以均匀地分散在淀粉基体中，有效改善淀粉的机械性能和热膨胀特性。

氧化石墨烯^[8]（go）是石墨烯材料领域中运用较为普遍的石墨烯衍生物，结构与石墨烯类似。就是在石墨烯的基面上含有环氧基团和羟基基团，在石墨烯的边缘有羧基和羰基。这些亲水性基团赋予了氧化石墨烯表面活性和润湿性，相互之间的静电斥力使得氧化石墨烯能够稳定分散在水或碱性溶液中。但是大量的含氧基团在氧化石墨烯片层之间有着强烈的范德华力和氢键力，导致其易聚集从而难溶于常用的有机溶剂，在一定程度上限制了它的应用。但是由于氧化石墨烯富含有氧化基团，为其改性修饰提供了可能。氧化石墨烯复合材料近几年被广泛研究和应用，特别是在电化学上的应用，主要建立在氧化石墨烯众多优异的性能上，例如易合成，在溶液中良好的分散性，与电活化粒子耦合的能力强和独特的光学性能^[9]，并通过与多功能的纳米粒子结合产生的协同效应，可以使复合材料具有不同的性质。

相关研究表明，将改进的hummers法^[10]制备的go超声后形成均匀的悬浮液，预冷至0℃，然后加入 6wt%naoh、4wt%尿素以及微晶纤维素，在-15℃下充分溶解，再将凝胶状混合液浇铸成膜。纤维素/go复合薄膜的强度高于纯的纤维素薄膜，且复合薄膜在温度高于180℃时显示出较高的储存模量^[11]。kezheng gao^[12]等运用了tempo 氧化法制备了纳米纤维素，将其浸入 cu² 溶液中，cu² 作为交联剂将纳米纤维素与go复合，从而得到层层自组装的纳米纤维素/铜离子/go复合纸，由 hi 还原后制得纳米纤维素/go复合纸电阻为2.5kΩ，在550nm处透光率为76%，复合纸的极限强度达136mpa。吴慧^[13]等采用超声混溶法复合氧化石墨烯和碳化细菌纤维素，在油浴条件下利用水合肼作为还原剂制备碳化细菌纤维素／石墨烯电极材料。研究表明碳化细菌纤维素作为支架在石墨烯层间有效防止了相互之间Π-Π键堆积引起的团聚，且氧化石墨烯/碳化细菌纤维素电容器的电化学性能优于石墨烯，具有较好的电容特性，有望成为制备超级电容器的潜在材料。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、制备纳米纤维素和氧化石墨烯、

2、制备纳米纤维素/氧化石墨烯一维/二维纳米复合材料。

3、采用sem(扫描电镜)、afm（原子力显微镜）、xrd（x射线衍射法）、ftir（傅里叶变换红外光谱仪）、tg（热重分析）、拉伸测试等测试技术对纳米纤维素/氧化石墨烯复合材料的形貌、结构与性能进行表征。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第3-8周：按照设计方案，制备纤维素纳米纤维/氧化石墨烯一维/二维纳米复合材料。

第9-12周：通过采用sem、afm、xrd、ftir、tg、拉伸测试等测试技术对复合材料的形貌、结构与性能进行表征及元素构成进行分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] d. klemm, heublein, b. fink, h.-p et al. cellulose:fascinating biopolymer and sustainable raw material [j]. angewandte chemie international edition, 2005, 44(22): 3358 -339.

[2]王广静,徐长妍等. 氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜的制备及表征[j]. 包装工程, 2014, 35(13):1-7

[3] 袁晔，范子千，沈青. 纳米纤维素研究及应用进展Ⅰ[j]. 高分子通报，2010，2（2）：75—79.

[4] nathalie lavoine, isabelle desloges, alain dufresne, julien bras. nathalie lavoine, isabelle desloges, alain dufresne, julien bras. microfibrillated cellulose–its barrier properties and applications in cellulosic materials: a review[j]. carbohydrate polymers,2012, 90:735-764.