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。     

双碳基电极锂离子电容器的研究进展

锂离子电容器结合了锂离子电池和超级电容器的优点，可用于新能源储能等领域。双碳基电极锂离子电容器是现阶段的主要研究方向之一，其正负极均采用碳基电极材料，利用不同碳基材料的储能优势，不仅具有资源丰富、原料环保及安全性高的优点，而且具有优越的电化学性能。首先介绍了不同双碳基电极锂离子电容器的储能机理，并进一步阐述了各种碳基正极和负极材料的性能特点、改进方向和研究现状，最后展望了未来的研究方向及可行方案。     

元素掺杂生物质炭材料在电化学储能中的研究进展

在“双碳”目标的背景下,新型生物质炭材料的开发及其在电化学储能领域中的应用引起了人们广泛的关注。在各种优化生物质炭材料性能的方法中,元素掺杂能够解决比容量低、稳定性差的问题,为提高生物质炭材料电化学性能提供了一种简单、有效的方法和策略。本文从植物基、动物基和微生物基三方面介绍了元素掺杂生物质炭材料的来源,并根据掺杂元素的种数将元素掺杂生物质炭材料归纳为单元素掺杂和多元素共掺杂。回顾了元素掺杂生物质炭材料在超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等电化学储能器件中的应用,在此基础上分析了其化学组成和微观结构对电化学性能的影响。同时对其今后的发展和商业化前景做出展望,指出掺杂元素的种类和含量的调控、制备方法和工艺的优化、生物质自掺杂属性的激活仍是目前亟待解决的问题和未来的发展方向。     

木质素基碳材料催化剂的制备及应用研究进展

木质素具有三维网状苯环结构、来源丰富、含碳量高、官能团丰富可控等特点,是一种理想的碳材料前体。通过化学改性和微结构调控制备具有特殊功能的木质素基碳材料,其在能源催化转化、电化学储能和环境修复等领域应用广泛。本文介绍了木质素基碳材料催化剂的国内外最新研究进展,总结了木质素基碳材料催化剂的制备方法,重点综述了木质素基碳材料催化剂在氧化反应、氢解反应、酯化反应、水解反应、脱水反应、费托合成等热催化反应、电解水析氢和锌空气电池氧还原等电催化反应、有机污染物降解等光催化反应的研究进展,但如何构筑高效、稳定、廉价、可规模生产的木质素基碳材料催化剂仍然是一个具有挑战性的课题。文章总结：今后研究中应加强对木质素的基础化学结构和微结构调控、活性组分与木质素碳材料载体间的相互作用、木质素基碳材料催化剂在催化反应中的作用机理等的研究,更好地发挥其低成本、三维结构易成型和微结构可调控等优势,拓展木质素生物质资源的高值化利用领域。     

生物质基柔性超级电容器研究进展

随着可穿戴设备的发展及公众环保意识的提升,开发高性能兼绿色经济型的柔性电化学储能器件已成为研究热点。以生物质为前驱体制备性能优异的储能材料,可以显著降低生产成本,实现碳资源的可持续利用,具有极大的发展潜力和实际应用价值。该文介绍了柔性超级电容器的电极材料、柔性隔膜和各种组装方式,分析了木基、纤维素凝胶基、纸基以及生物质废料电极材料的特点和优势,阐述了生物质基柔性隔膜研究现状,包括纤维素纸隔膜和生物隔膜;此外,介绍了叠层型（三明治型）、叉指型（微型叉指化）、纤维型（线型）柔性超级电容器,并对比了不同组装方式的柔性超级电容器在性能上的差异;最后分析了生物质材料用于柔性超级电容器面临的挑战,对柔性器件未来发展方向进行了展望。     

生物质衍生碳基吸波材料研究新进展

综述了生物质衍生碳基吸波材料的最新研究进展,简要介绍了电磁吸波材料对电磁波的吸收机理和评价吸波材料性能的物理参数,总结了近期报道的几种生物质为碳源,通过不同方法制备的独特结构和性能优异的衍生碳及其镍、铁和钼复合材料,阐述了生物质为碳源制备衍生碳材料的优点和固有结构对吸波材料影响,以及金属的引入可以提升吸波性能的原因,为设计优化多种结构的吸波材料,进而改善和提升材料的阻抗匹配,调控电磁参数,实现吸波性能的提高提供参考,并展望了未来生物质以及衍生碳基吸波材料的应用前景。     

生物质及其衍生材料在有机复合相变储能材料中的应用

综述了生物质基有机相变储能材料的最新研究进展,介绍了生物质基相变材料的分类及特点,指出了该领域中面临的挑战和未来研发重点。     

生物质碳材料的制备及其应用研究进展

生物质碳是以生物质为原料,在高温条件下去除其中的非碳元素制备得到的一类碳材料,是实现生物质转化利用的一种有效手段。生物质碳具有结构和形貌的多样性,可调的物理化学性质以及环境友好、低成本等特点成为当前环境和材料领域的研究热点。常用的生物质碳制备方法主要包括直接碳化法、化学活化法和水热碳化法等。目前生物质碳材料在电化学储能、水处理等领域表现出较好的应用前景。     

生物质碳材料在钾离子电池负极材料中的应用

钾离子电池因其能量密度高、钾储量丰富、成本低等优势而成为当前储能器件领域一个新的研究热点。钾离子可以在商品化石墨负极材料中嵌入与脱出,这对于钾离子电池未来的产业化发展具有重要意义。但目前石墨负极存在体积膨胀率较大、容量衰减快、倍率性能低等问题。近年来,为寻找适宜嵌钾的材料与抑制膨胀的方法,越来越多的电极材料体系被开发出来。其中生物质碳材料因制备工艺简单、成本低廉和环保等优点被广泛研究。本文总结了钾离子电池生物质碳材料的最新研究进展;分析了存在于碳基材料的两种储钾机制及各自对电化学性能的影响,并对一些表现出优异电化学性能的生物质碳材料的制备方法及电化学性能做出扼要综述;在此基础上,对钾离子电池的下一步研究进行展望与总结。     

生物质衍生碳基催化剂在能源转化中的应用

综述了生物质衍生碳基催化剂的构建策略,及在燃料电池、电解水反应领域的最新研究进展。与传统碳材料相比,生物质衍生碳基催化剂表现出更优异的电化学性能,是一种有前景的能源材料。期望为未来生物质衍生碳材料的精准设计和优化提供借鉴与方向。     

MXene在生物质基储能纳米材料领域中的应用研究进展

MXene是一种类石墨烯结构的层状二维纳米材料，具有高导电性和高比表面积等优点，常用在储能领域。MXene含有丰富的端基官能团，易与生物质纳米材料形成交联结构并拓宽其层间距，从而提高储能器件的柔韧性及提供更多的离子传输通道。故MXene用于生物质储能纳米材料逐渐成为研究热点之一。本文综述了近年来MXene复合生物质基纳米材料在储能领域中的应用，首先介绍了不同MXene的制备方法及其优劣势，其次分别介绍了用CNF、BC、CNC等材料对MXene储能器件的优化改性方法，并总结了MXene复合生物质纳米材料在超级电容器、纳米发电机、二次电池等三种前沿储能器件中的物化特点及性能优势，重点分析了生物质纳米材料在MXene/生物质纳米复合材料中的功能。最后，对MXene复合生物质纳米材料在储能领域所面临的挑战及其未来应用前景进行了分析与展望。     

室温钠离子电池用高性能碳材料研究进展

随着大规模储能领域对性价比要求的日益提升,室温钠离子电池有望成为新一代能源存储器件。在多种备选材料中,出于综合性能、成本和安全性考虑,碳基材料是最具实用潜力的钠离子电池负极材料之一。值得注意的是,体相扩散型碳和表面吸附型碳在储钠位点、电化学行为和设计思路上有很大区别。综述了两类碳材料近年来的研究进展,探讨了储钠机理、电解液匹配以及关键性能提升等问题。最后,对钠离子电池碳基负极材料研究面临的挑战及未来发展方向进行了展望。     

喹诺酮类抗生素的检测和吸附处理研究进展

作为一种广谱抗菌药物，喹诺酮类抗生素常用于治疗泌尿道和肠道感染，经生物体摄入后不能被完全代谢，进入水环境会对生态环境和人类健康带来危害。文中综述了喹诺酮类抗生素的检测方法和吸附处理研究进展，经对比紫外可见光分光光度法对于单一抗生素是最简单、经济且行之有效的检测方法；吸附法处理材料主要包括碳基材料、生物质材料、矿物材料和金属氧化物等，其中生物质材料价廉易得，且一部分碳基材料可由生物质材料作为前驱体高温焙烧制得，具有较好的应用前景。     

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。     

生物质碳材料的制备及应用

生物质碳材料因具有原料丰富、成本低、易得、生态友好、轻质、超大表面积和高介电损耗等优点而被广泛用于电工、环境、吸附以及储能等领域。综述了近年来生物质碳材料在相关领域的应用，并展望了该材料未来的发展方向。     

CaO基材料储能辅助燃煤电站碳捕集研究进展

化石燃料大规模燃烧产生的CO_2加剧了温室效应,钙循环技术不仅能实现低能耗碳捕集,也是热化学储能的重要方法之一。为应对全球气候变暖问题,可再生能源大规模开发与利用,太阳能具有大规模工业应用的广阔前景。然而,太阳辐射具有间歇性,热化学储能技术应运而生。笔者介绍了燃煤电站CaO储能辅助碳捕集系统以及太阳能热发电站基于钙循环的高温储能技术,分析了煅烧条件、材料颗粒粒径等因素对CaO基材料循环储能性能的影响,并介绍了提高CaO基材料储能活性和稳定性的多种方法:用机械掺混、化学燃烧合成等方式制备CaO/Al_2O_3、CaO/MgO、CaO/SiO_2多种复合储能材料。结果表明,燃煤电站CaO储能系统可提高发电效率、减少机组煤耗量、实现CO_2减排;CaO/CaCO3高温热化学系统储能密度高达3. 2 GJ/m~3,储能循环稳定性高,能够实现能量长期无热损储存;惰性载体(Al_2O_3、MgO、SiO_2)的加入可以提高CaO储热循环活性和稳定性。基于CaO基材料碳酸化/煅烧反应(钙循环)的高温热化学储能具有巨大应用前景。此外,分析了当前CaO基材料储能存在的问题以及研究难点,并对储能研究方向进行展望。目前CaO基材料储能循环活性降低,高效储能装置距离实际应用还有一定差距。CaO基储能材料制备应向高储能密度、高循环活性方向发展,整体发电效率提高是储能系统优化的关键。     

高性能碳基储能材料的设计、合成与应用

电化学储能器件的性能很大程度上决定于其电极材料。碳材料具有来源广泛、化学稳定性好、易于调控、环境友好等优点,被广泛应用于各类能量存储系统,但仍存在能量密度低、倍率性能差等问题。本文从碳材料孔结构调控、杂原子掺杂、与金属氧化物复合三个角度,综述了构建高性能碳基储能材料的设计合成策略,介绍了其在锂/钠离子二次电池、超级电容器等领域的研究进展,对几种方法策略的优缺点进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望。本文对高性能碳基储能电极材料的设计开发具有积极意义。     

灰分活化杏叶合成多孔碳材料及其催化胺氧化

生物质因其丰富的组成和结构是合成多孔碳材料的良好前驱体,在生物质基碳材料的制备过程中,通常需要加入活化剂来增加其孔结构,这些活化剂腐蚀设备,污染环境,不利于绿色化学的发展。研究发现,生物质杏叶中的灰分对其衍生碳材料的孔结构的形成具有重要作用,在一定程度上,灰分可显著调控碳材料的比表面积和孔容,是活化剂的良好替代品。另外,在胺氧化合成亚胺的反应中,灰分也可显著改善杏叶基多孔碳材料的催化性能。     

生物质衍生碳材料在超级电容器中的应用

能源和环境问题是人类可持续发展的关键问题,超级电容器作为一种新型的储能设备备受关注。碳材料作为超级电容器的电极材料,因具有良好的导电性、较大的比表面积及高稳定性被广泛应用。其中,以生物质作为前驱体制备所得的碳材料具有具有成本较低、来源广泛、形式多样等特点,同时此类材料表面常含有大量杂原子基团,大大提升了其相应的电容性能,因此受到了人们的广泛关注。本文介绍了部分以生物质为前驱体制备碳材料及其电容性能研究的工作。     

生物质碳基材料的制备及其在超级电容器中的应用

近年来,生物质碳基材料凭借其本身优异的化学性能引起研究者的青睐,本文主要介绍了超级电容器的构造及工作原理;综述了影响碳基超级电容器比容量大小的因素,并讨论了生物质在超级电容器中的应用及其应用前景。