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。     

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。     

生物质汽化的可行性研究

生物质可用于畜牧业,或作为农村沼气发酵的原料,但是经压缩达到木质密度的生物质颗粒经过干馏热解可以生产出木焦炭颗粒、焦油、木煤气等,大大提高了生物质废料的利用率。     

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。     

生物质碳作为超级电容器电极材料的研究进展

随着化石燃料的逐渐枯竭和环境污染的日益恶化,开发可持续发展的替代能源十分紧迫。生物质作为前驱体应用于超级电容器的前处理方法主要有:活化法、模板法、以及和金属复合等方法。本文简要概述了几种方法的研究进展。     

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。     

储能用生物质基先进碳材料的研究进展

简述了生物质基碳材料的储能机理及常用的制备方法;综述了形貌、类石墨结构、孔道以及表面官能团和杂原子掺杂等影响生物质基碳材料储能性能的规律和机理;最后对储能用生物质基碳材料未来的发展趋势和研究方向进行了展望。     

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。     

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。     

用于超电容储能的生物质碳材料的电化学性能

以生物质废弃物柚子皮、爆米花、夏威夷果壳为碳源,采用生物质高温碳化技术,在氮气保护下高温碳化处理得到PP、POP、MS三种本质生物质碳材料,利用XRD、SEM、BET等手段对其进行表征,并利用三电极超级电容器体系,在不同的水系电解液中测试超级电容器的电化学性能。当电解液为6 mol/L KOH溶液,电流密度为0.5 A/g时,MS的比电容为58.25 F/g,表现了良好的超级电容器性能。     

生物质碳材料在微生物燃料电池阳极中的应用

本文以一次性筷子为原材料,通过简单的活化工艺和煅烧工艺制备了多孔碳材料(PCs)。本文采用场发射扫描电子显微镜观察到了所制备的材料的形貌,证明成功制备了多孔碳材料。将一次性筷子多孔碳材料置于微生物燃料电池阳极中,多孔碳(PC-800)产生的最大电流密度约为1. 6 m A/cm2,远远高于传统的商用碳布(CC)。本文介绍了一种利用成本、效益高、可持续发展的天然材料制备高性能MFCs阳极材料的可行策略。     

生物质前体多孔碳材料的致孔机理研究

以生物质百香果皮为碳前体,选择了 H₃PO₄、KOH 和 ZnCl₂为活化致孔剂制备了几种多孔碳。研究结果表明,不同试剂活化得到的多孔碳具有不同的孔结构和比表面积。N₂吸附脱附数据表明,用 H₃PO₄、KOH和 ZnCl₂活化分别得到介孔、微孔和微介孔等不同孔结构的多孔碳,推测的致孔机理表明,热处理过程中活化剂与前体发生不同的作用机制,从而导致样品产生不同孔结构。该研究提供了一种简单易行的可控制备生物质多孔碳的方法,同时也为生物质废弃物的再利用提供了技术路线。     

配煤中添加生物碳材料炼焦的技术可行性研究

正重依赖使高炉炼铁过程成为主要的温室气体排放源。为减少高炉炼铁过程对环境的影响,加拿大自然资源能源技术中心与加拿大碳化研究协会合作,研究了配煤中添加生物碳材料炼焦的技术可行性。生物碳是指来源于近代生物材料的碳源,类似其他化石碳源,生物碳燃烧也会释放CO2。然而,可再生能源在燃烧过程中释放的CO2与其在生长过程中吸收的CO2是平衡的,因此认为可再生生物碳源燃烧产生的CO2不会导致大气温室气体浓度增加。将生物碳材料掺入配合煤炼焦对配合煤的热塑性和焦炭质量的影响已被广泛研究。但在配合煤中     

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。     

生物质炭处理垃圾渗滤液的可行性研究

以COD为指标,采用单因素和正交实验探讨了生物质炭处理垃圾渗滤液的优化条件,并在该条件下比较了渗滤液色度、BOD_5、氮、全盐的去除效果以及大麦毒性效应的变化情况。结果表明,生物质炭吸附COD的优化条件为投加量50 g/L、温度30℃、p H 5.5、时间48 h,该条件下渗滤液的色度明显下降,COD、BOD_5、NH_3-N、全盐的去除率分别达到83.00%、82.55%、26.42%、12.28%;经生物质炭处理后的垃圾渗滤液,对大麦种子萌发率、幼苗根长、芽长、鲜干质量的抑制作用明显减弱,对叶绿素的生成作用明显促进,且能够有效抑制大麦的脂质过氧化作用。综合表明,生物质炭在垃圾渗滤液处理方面具有很好的应用前景。