生物质碳化衍生物强化相变材料各向热导率的研究进展

相变材料由于具有较高的潜热值和良好的温度控制性能,已经被广泛应用于建筑节能、余热废热回收、电池热管理、太阳能热能储存等领域。然而,相变材料在固-液相变过程中的泄漏和导热性能差等缺点限制了它们的进一步发展。生物质碳化衍生物具有的多孔微观结构和良好的导热性克服了相变材料相变时的液漏和自身导热能力差等问题,成为相变材料良好的载体选择。由于生物质碳化衍生物多孔碳材料具有各向同性和各向异性的结构,因此,生物质碳化衍生物多孔碳材料强化相变材料的热导率分为各向同性热导率强化和各向异性热导率强化。     

水热碳化制备碳材料及其吸附水中污染物的研究进展

水热碳化制备生物炭是一种经济、低耗、可持续的技术。由于生物质的种类繁多且结构复杂,在不同的反应条件下获得的产品,类型及性能都有较大差异,同时也影响着生物碳材料的吸附性能。本文根据水热碳化技术的特点,分析了制备水热碳材料的原料和合成反应机理,总结了水热温度、水热时间、pH和固液比等反应参数对制备水热碳的影响,简述了水热碳材料在吸附去除废水污染物方面的应用,分析了光照提升碳微球吸附染料的机理。     

介孔碳球的制备研究进展

作为一类新型球形介孔碳材料,介孔碳球具有较大的比表面积及孔容、可调的孔径、易于修饰的表面、良好的化学稳定性和机械性等特性,因此在环境治理、能量储存与转化、生物医药、催化应用和功能材料等领域有着巨大的应用潜力。综述了模板法、St9ber法、水热碳化法、微乳聚合法以及组合法等制备介孔碳球的相关研究,提出了介孔碳球在制备方面尚待解决的主要问题和发展趋势。     

生物质基介孔碳材料制备的研究进展

分别介绍了近年来采用硬模板法、软模板法、溶胶-凝胶法和水热法等主要方法制备生物质基介孔碳材料及其在吸附、催化、药物控释和超级电容器等领域应用的研究进展。最后对生物质基介孔碳材料今后开展进一步研究的方向进行了展望。     

源于柚皮的生物质碳材料在超级电容器中的应用

目前以生物质材料为原料合成结构和性能可控的高性能多孔材料作为超级电容器的工作电极是该领域的重要研究课题之一,而采用农林废弃物、果皮等生物质材料来制备多孔活性炭,是一种成本低、来源广、能有效利用废弃资源的途径。本论文选用柚子皮为碳源,将预处理后的柚子皮在氮气氛围下通过高温碳化制得柚子皮碳材料,通过扫描电镜对材料进行了表征,并以该材料作为超级电容器工作电极,对超级电容器的循环伏安曲线(CV)、恒电流充放电(CP)和电化学阻抗(IMP)等进行了测试,结果表明以柚子皮碳材料作为超级电容器的工作电极具有很好的电化学性能和较高的稳定性。     

不同碳材料对铝碳浇注料性能的影响

含碳浇注料因碳材料的水润湿性差及高温氧化引起的材料性能差等问题一直备受关注。分别以热氧化石墨、ZrC包覆改性石墨和水热碳化生物质碳材料为碳源制备铝碳浇注料,研究不同碳材料对铝碳浇注料显气孔率、物理性能、物相组成,以及抗氧化性和抗渣侵蚀性能的影响。结果表明:引入热氧化石墨的浇注料具有最高的加水量,残留孔隙破坏了材料内部结构,浇注料机械性能较差;添加ZrC表面改性石墨可以降低浇注料的加水量,抗氧化性能较好,但对力学性能的提升无显著影响;以生物质碳材料为碳源可以显著提高浇注料的物理性能,相比于添加石墨的试样,生物质碳材料并未显著提升试样的抗渣侵蚀性能。     

生物质碳基电解水催化剂定向构筑研究进展

生物质碳具有廉价易得、环境友好以及物化结构可调控的优点,是负载过渡金属的良好基底,在电解水方面应用前景广阔。碳基底的比表面积、孔隙分布等物化结构直接影响了催化活性位点的利用以及电解液离子扩散,是发挥过渡金属电解水催化潜力、决定催化剂性能的关键。介绍了不同生物质的热解机理,对高温热解法、水热碳化法以及微波热解法等生物质碳常见制备方法进行了归纳,并比较不同制备方法优缺点。总结了物理法、化学法及模板法等生物质碳物化结构定向调控策略,探讨了不同调控策略对生物质碳比表面积、孔容、平均孔径等物理化学性质的影响。归纳了杂原子掺杂及金属活性组分负载等常见生物质碳基电解水催化剂构筑策略,并对其在析氧反应、析氢反应、双功能催化及杂化电解水等方面的研究现状进行总结,详细阐述了其在电解水方面取得的进展。最后对生物质碳基电解水催化剂在微介孔比例调控、导电性提升、亲水性提升以及催化剂成型处理等方面面临的挑战进行了展望。     

用于VOCs吸附的生物质基炭材料制备方法的研究进展

对用于VOCs吸附的生物质基炭材料制备方法的研究现状及最新进展进行了综述,其中包括直接碳化活化法、水热法、微波法、前处理碳化活化法以及后处理表面改性法。     

生物质基碳气凝胶的研究进展

碳气凝胶是一种新型的纳米多孔碳材料,具有孔隙率高、比表面积大、导电性能优良、耐高温等优点,在催化剂载体、电容器及吸附材料等领域具有广阔的应用前景。与传统的碳气凝胶相比,生物质基碳气凝胶具有前驱体环保可再生的优势,可为生物质高值化、功能化利用提供新思路。本文在简单介绍生物质基碳气凝胶制备过程（包括溶胶-凝胶化、干燥、炭化）的基础上,重点介绍了3类来自不同生物质前驱体（植物纤维素、细菌纤维素和具有三维多孔结构的植物本身）碳气凝胶的制备方法,并对碳气凝胶及其复合材料在催化剂载体、吸附材料、超级电容器、锂离子电池方面的应用进行了综述,最后对生物质基碳气凝胶的研究方向和发展前景进行总结和展望。     

生物质衍生碳基复合吸波材料的研究进展

为了满足军事国防领域对隐身技术的需求,解决5G时代广泛的电磁污染问题,各类型的碳基吸波材料异军突起。生物质衍生碳基材料相比传统碳基吸波材料,不仅提高了吸波性能,还具有轻质、低成本和可持续的优势。简要叙述了生物质碳材料的合成方法,系统地介绍了可食用和非食用2种生物质衍生材料在碳基复合吸波材料制备中的应用,综述了近几年来生物质衍生碳基复合材料在吸波领域的最新研究进展。重点分析了不同生物质衍生碳基复合材料的微观结构、微波吸收性能的差异,并概述了不同生物质衍生碳基复合材料吸波机理,最后讨论了具有高效微波吸收性能的生物质碳基复合吸波材料所面临的挑战,展望了其未来发展的方向。为从事生物质衍生吸波材料的科研工作者提供了较为全面的理论和应用知识背景,并有望进一步推进生物质衍生碳基复合吸波材料的发展及应用。     

水热生物炭基材料催化活化过氧单硫酸盐去除水中难降解有机物的研究进展

基于过氧单硫酸盐(PMS)的高级氧化工艺(AOPs)在高效去除难降解有机污染物的领域中具有广阔的应用前景。生物炭是可再生或废弃生物质碳化的固体产物，水热碳化是生物质资源化的低耗能过程，它的主要产物是水热生物炭(HC)。由于HC具有丰富的表面官能团，同时在制备过程中其表面组成和结构较易进行优化调控，HC作为一类新兴碳基功能材料用于催化活化PMS的AOPs过程对于难降解有机污染的高效去除提供了新的途径。文中从HC的生物质来源、合成方法及其活化PMS的机制、影响因素和应用等方面，阐述了HC/PMS体系去除水环境中难降解有机污染物的研究进展，并提出了该研究领域中亟需解决的问题和HC催化活化PMS研究的未来发展方向。     

梧桐絮制备多孔纤维碳材料及其在超级电容器中的应用

以法国梧桐絮为原料、KOH为活化剂,通过碳化制备多孔纤维碳材料,并在此基础上组装了超级电容器器件。通过SEM、EDS、XRD、Raman、FTIR、BET等对制备的多孔纤维碳材料进行表征,并研究了多孔纤维碳材料电极的电化学性能。结果表明:在扫描速率为50 mV·s~(-1)时,800℃下碳化制备的梧桐絮多孔纤维碳材料电极的比电容可以达到236 F·g~(-1);所组装电极在循环10 000次后,比电容仍维持原来的99.8%,表明梧桐絮多孔纤维碳材料在超级电容器领域有巨大的应用潜力。     

生物质炭基材料在有机催化转化中的应用

近年来,生物质因具有富碳可再生、储量丰富、环境友好、价格低廉等特点被作为原料广泛应用于制备生物质炭基材料。本文综述了以生物质为原料衍生炭基材料作为催化剂在有机转化反应中的相关研究进展,重点介绍了杂原子掺杂、金属杂化策略所制备炭基催化材料在液相催化加氢、氧化、偶联等有机转化反应中的催化性能,进而阐明了炭基催化剂与催化活性之间的构效关系。最后,本文总结了生物质炭基催化剂在有机催化反应中的优势,指出了目前生物质衍生炭基催化剂材料合成和有机转化研究领域面临的挑战,并对此领域的未来发展趋势进行了分析与展望。     

生物质炭的制备及其在能源与环境领域中的应用

本文综述了热分解法、微波炭化法以及水热炭化法制备生物质炭材料的研究现状及其存在的问题;并概括了生物质炭在碳燃料电池、生物质炭燃料、污水处理和土壤处理等能源与环境领域应用的研究进展,最后展望了生物质炭的发展前景。     

生物质炭的制备及其在能源与环境领域中的应用

本文综述了热分解法、微波炭化法以及水热炭化法制备生物质炭材料的研究现状及其存在的问题;并概括了生物质炭在碳燃料电池、生物质炭燃料、污水处理和土壤处理等能源与环境领域应用的研究进展,最后展望了生物质炭的发展前景。     

石油重质组分制备碳功能材料的研究进展

原油重质化趋势日益严重,超过原油总量10%的极重组分无法通过现有技术转化为轻质组分,因此将这部分碳氢比较高的重质组分脱氢制备碳材料成为其高效利用的一个重要途径。本文介绍了目前国内外采用石油重质组分制备碳材料的方法,包括重质油直接脱氢碳化制备碳材料、采用气相或液相沉积法制备碳材料。所得碳材料主要为活性炭、泡沫炭、碳纤维、碳纳米材料,以及多功能复合、掺杂材料等。分析了采用石油重质组分制备碳材料的优点、难点和今后需要开展工作的方向。     

利用蛋白藻类制备生物碳及其电化学性能研究

以含高蛋白藻类作为生物质前驱体,通过高温碳化与活化的方法制备了具有多孔三维网络结构的生物碳材料,同时所含蛋白质成分可实现碳材料的原位氮掺杂。结果表明,该氮掺杂碳材料具有丰富的孔隙结构和高的比表面积,不仅可提高电荷的吸附和存储,同时还有利于电解液和电荷的扩散与迁移性能,从而展现出了良好的电化学性能。     

生物质基多孔材料在保温材料中的研究进展

环保、节能、高效是保温材料未来的主要研究方向, 开发以生物质为原料的保温材料是未来趋势。生物质基多孔材料是指以可再生的生物质为前驱体制备的多孔材料, 其原料来源广, 制备方法多样, 具有孔隙率高、密度小、质量轻等优异特点, 在保温领域有很大的应用潜力。本文概述了多孔材料的保温机理, 并综述了近几年国内外对纤维素基、淀粉基、壳聚糖基、植物蛋白基多孔材料的研究, 重点介绍了表面活性剂发泡法、冷冻干燥法、致孔剂法、模具热压法、溶剂交换相分离法等在生物质基多孔材料制备中的应用。分析了生物质多孔材料存在的问题, 并对多孔保温材料未来的研究方向进行了展望。     

生物质多孔碳材料的水热合成及应用研究进展

生物质作为典型的可再生能源,具有负碳属性,符合绿色发展的要求。水热炭化是在相对温和的条件下将生物质转化为各种功能性碳材料的过程。本文综述了近年来以单糖(葡萄糖、果糖和木糖)、木质纤维(纤维素、半纤维素和木质素)和壳聚糖等生物质为原料,通过水热法转化为生物质多孔碳材料的研究进展,重点讨论了生物质多孔碳材料在气体吸附、染料吸附和重金属离子吸附领域的应用,并提出了生物质水热合成高性能和对环境友好的多孔碳材料的未来研究方向。     

多孔碳材料在水污染处理过程中的应用

通过活化法、模板法、直接碳化法、元素掺杂法等多种方法对不同的碳源材料进行处理制备多孔碳材料。在制备过程中,通过条件的调节对多孔碳材料进行改性处理、改良内部孔道和表面积,可以获得能够应用于多种水污染场景的多孔碳材料。应用研究较多的有：处理水溶液中的重金属离子,如Cd、Cr、Pb等;处理染料行业废水中的有色物质,如罗丹明B、亚甲蓝等;处理医疗废水中的抗生素类物质,如对磺胺甲噁唑等;处理废水中的芳香族化合物,如对羟基苯酚等。而为了实现多孔碳材料的广泛应用,利用无污染的方法去进行多孔碳材料处理废水是目前研究的重点以及趋势。