木质素碳纳米材料制备及在催化中的应用研究进展

木质素是自然界储量丰富的可再生资源,含碳量高且具有三维网状结构和大量共轭结构。碳材料是一类具有极大应用价值的催化材料,特别是在电催化、热催化和光催化领域。以木质素为原料制备高活性的木质素碳基催化剂是实现木质素高附加值利用有效的途径之一。木质素碳催化材料研究涉及化学、化工和物理等多个学科领域,制备性能优异和稳定性良好的木质素碳基催化剂仍充满挑战。本文主要总结了木质素碳材料的制备研究进展,以及介绍了木质素碳材料在光催化、热催化和电催化等领域的应用研究现状。此外,还分析了当前木质素碳基催化材料存在的问题,并展望了未来的发展趋势和重点研究方向。

废旧锂离子电池溶胶-凝胶法制备CoFe_2O_4磁致伸缩材料的研究

以废旧锂离子电池为原料,采用溶胶-凝胶法制备具有磁致伸缩性能的钴铁氧体。探讨了前驱体的煅烧温度和煅烧时间对钴铁氧体的晶型结构、晶粒尺寸、形貌以及磁致伸缩性能的影响。通过TG技术辅助确定适宜的前驱体煅烧温度范围;利用XRD表征钴铁氧体晶型结构;使用磁致伸缩性能测量仪测试材料的磁致伸缩性能。研究表明,前驱体适宜的煅烧条件为煅烧温度800℃,煅烧时间3h;适宜条件下所得产品的密度比为82%,其最大磁致伸缩参数为-1.012×10-4。

废旧镍氢电池在柠檬酸中的溶解条件及Ni_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4的制备研究

研究了废旧镍氢电池正极材料在柠檬酸中的溶解条件。采用单因素和正交试验相结合的方法分析柠檬酸初始浓度、液固比、溶解温度、溶解时间等对钴、镍的溶解率的影响。实验结果表明:当柠檬酸浓度为2 mol/L,液固比(质量比)8:1,溶解温度90℃,溶解时间50 min,镍钴的溶解率最高。在最佳溶解条件下,采用微波水热法制备出性能较好的球形纳米级Ni0.5Co0.5Fe2O4,其磁性参数为:饱和磁化强度为50.312 A·m2/kg,剩余磁化强度15.306 A·m2/kg,矫顽力为0.052 726 T。

二氧化硅/木质素多孔碳复合材料的制备及作为锂离子电池负极材料的性能

将来源于造纸黑液中的碱木质素(AL)通过水热反应与纳米二氧化硅(SiO_2)复合,制备了二氧化硅/季铵化碱木质素复合物(SiO_2/QAL),再经过碳化和酸洗后得到二氧化硅/木质素多孔碳复合材料(SiO_2/PLC).形貌与结构表征结果表明,SiO_2/PLC的比表面积达到1069 m^2/g,具有平均孔径约20 nm的介孔结构.二氧化硅纳米颗粒均匀分散在三维网络结构的木质素多孔碳内部.电化学性能测试结果表明,SiO_2/PLC作为锂离子电池负极材料具有良好的倍率性能和循环性能,在100 mA/g电流密度下经过100周循环后放电比容量为820 mA·h/g,在5 A/g大电流密度下嵌锂容量达到235 mA·h/g.

木质素基超疏水涂层的制备及其应用性能研究

超疏水涂层由于其广泛的应用前景,近年来备受关注。然而,利用天然聚合物制备超疏水材料和超疏水涂层仍然缺乏一种简单、经济的方法。本文通过取代反应制备了超疏水性木质素-PFTEOS粉体。由于该粉体与基体无关的特性和优异的超疏水性,可用于各种基体制备超疏水性涂层。所制备的涂层疏水性极强,水接触角最高可达169°,同时具有良好的耐摩擦、耐酸碱、耐盐性能和较好的耐腐蚀性能:经砂纸摩擦循环20次或在1 mol/L HCl、0.20 mol/L Na OH和1 mol/L Na Cl溶液中浸泡30 min后,涂层仍保持超疏水性能,且接触角大于150°。这种低成本、可降解和可扩展的木质素基涂层在不同领域具有巨大的应用潜力,并为碱木质素的增值利用提供了一种简单的方法。