草酸钾-尿素协同活化法制备超大比表面积面粉基多级孔炭及其电化学储能应用

基于草酸钾-尿素对小麦面粉的溶胶化润胀和渗透作用,制备了超大比表面积的氮/氧共掺杂型多级孔炭材料。实验结果表明,选择小麦面粉与草酸钾的质量比为1∶1.5时,通过添加适量尿素作为造孔助剂和掺杂改性剂,可以有效优化多孔炭材料的孔隙结构和表面理化性质,所制备的多级孔炭样品的最大比表面积达3192m2/g,微孔和中孔孔容分别为1.48cm^(3)/g和0.55cm^(3)/g。电化学分析结果显示,在三电极体系中,当电流密度为0.5A/g时,多孔炭电极样品KNPC-7.5-7.5的比电容可达284F/g,并具有理想的倍率性能。基于KNPC-7.5-7.5电极材料所组装的扣式对称型超级电容器,在5A/g下循环充放电5000次后仍保有95.6%的起始电容值,且在223.6W/kg功率密度下呈现出23.7Wh/kg的高能量密度。

丝瓜络基3D多级孔结构掺氮活性炭的制备及储能特性

丝瓜络具有立体管束状结构,在制备生物质基三维(3D)多孔炭材料方面具有独特优势。以丝瓜络为原料,聚磷酸铵为活化剂、形貌保护剂和氮掺杂源,确立了制备丝瓜络基3D多孔炭材料的优化工艺条件。实验结果表明,经过预炭化处理所制得的样品CAC-1-550,比表面积为738 m^(2)/g,总孔容为0.43 cm^(3)/g,较一步炭化活化法所制样品AC-1-550均有明显提高。电化学测试结果表明,在电流密度为0.5 A/g时,CAC-1-550的比电容可达260 F/g,且经6 000次的循环充放电后,电容保持率为116%,循环稳定性能优良。在功率密度为1 674 W/kg时,最高能量密度为37.2 Wh/kg,优于绝大多数文献中所报道的超级电容器炭电极材料。当功率密度大幅增加到33.5 kW/kg时,能量密度仍达9.3 Wh/kg,CAC-1-550展现出良好的电化学性能,并显示出作为超级电容器的电极材料具有很大的应用潜力。

压电-光催化技术及其降解有机染料废水的研究进展

利用光催化技术去除有机污染物已广泛开展了研究,但其实际应用受到光生载流子迁移率低和快速复合的严重制约。由于机械力引起的压电势可以产生巨大的电场,为电荷能量转移或转移电子和空穴提供新的有效手段,受到压电效应的启发,研究者们将其与光催化组合到了一起,即“压电-光催化”技术。主要讨论了压电催化剂的压电性和压电势,以及压电催化中的机械能类型,对压电光催化的机理进行了全面的综述,系统地分析了压电光催化剂的电荷转移和催化机理。此外,还讨论了不同的压电光催化在降解水污染上的应用。展望了压电增强光催化反应的发展前景:今后,伴随在机理层面上对半导体性质与压电效应之间关系的不断深入研究,有望创制出可利用微小的震动、噪声等机械能的高效能压电或压电-光催化体系,用以实现有机染料废水的高效节能无害化处理。

天然高分子在微胶囊壁材中的应用

目的概述常见天然高分子作为微胶囊壁材的研究进展,为后续研发提供有益参考。方法查阅整理国内外相关文献,介绍多糖、蛋白质、脂质等天然高分子壁材的理化性质、微胶囊的制备方法及其应用研究,并对其未来的发展趋势提出一些展望。结果虽然天然高分子微胶囊壁材在生物安全性和可再生性方面具有无可比拟的优势,但也面临一些应用和理论问题亟待解决。单一的天然高分子壁材的应用效果通常难以满足应用要求,多种天然(改性)壁材的复合应用逐渐成为趋势。结论天然高分子材料作为微胶囊壁材,符合当代绿色可持续发展理念,具有广阔的发展前景。结合特定的囊芯,选择单一或复配的天然(改性)高分子为壁材,制备适合给定终端应用性能且使用安全的微胶囊在未来还有很大的发展空间。

海泡石增强的炭泡沫相变储能材料及其光-热-电转化性能

聚乙二醇(PEG)具有高相变焓、可生物降解、无毒、耐腐蚀等优点,是一种优异的相变材料。但容易泄露和导热性差这两大缺点阻碍了它的大规模应用。为此,本文以小麦面粉作为基体,海泡石纤维为增强体,利用酵母发酵产气的微生物发泡技术和高温炭化工艺,制得海泡石增强的生物质炭泡沫复合材料SCF-XY(X表示海泡石的添加量,Y表示炭化温度)作为PEG相变材料载体。实验结果显示,SCF-10-800的抗压强度可达5.42 MPa。负载PEG后制得的SCF-5-1000@PEG,导热系数达到0.39 W/(m·K),熔化焓和凝固焓分别为123.4 J·g^(-1)和106.6 J·g^(-1),并具备优异的抗泄露能力。基于SCF-5-1000@PEG为光吸收源,所组装的光驱动热电转换系统具有63.2%光热转化效率,且可以实现大于400 s的稳定电流输出,彰显其在光-热能-电能转换系统的应用潜能。