碳线圈阵列的无催化剂制备与微波吸收性能

轻质高性能碳基吸波材料的高效低成本制备是一个巨大的挑战。研究以生物质体内的维管束为模板,在无催化剂条件下成功制备了一种新型碳微米线圈阵列吸波剂。这种碳微米线圈阵列由碳微米线圈取向排列而成,包含有大孔通道、螺旋狭缝孔以及表面微孔构成的分级多孔结构。这种独特的多孔阵列结构体现了良好阻抗匹配性,有利于入射电磁波充分进入吸波体内部,增大电耦合和磁耦合作用面积,同时增加电磁波的反射和散射损耗路径,有利于电磁波吸收损耗。碳线圈表面富氧官能团提高了丰富的极化中心,增强了微波吸收的极化损耗。吸波性能结果表明,碳微米线圈阵列是一种轻质、强吸收的微波吸收体,在填料比为10%(质量分数)时,其最大有效吸收带宽(f_(e))可达5.5 GHz;而填料比为15%(质量分数)时,最大反射损耗(RL_(min))为-45.09 dB。这种维管束基碳线圈阵列的无催化剂制备方法可以在其他生物质中应用。

三种生物质基螺旋碳纤维超级电容性能的对比研究

研究以紫叶李、西洋常春藤和红叶石楠为原料,基于其内部的螺旋导管结构,通过高温碳化和KOH活化方法制备了三种多孔螺旋碳纤维,分别为紫叶李多孔螺旋碳纤维(ZSCF)、西洋常春藤多孔螺旋碳纤维(XSCF)、红叶石楠多孔螺旋碳纤维(HSCF),并针对性表征及测试了电化学性能。电化学结果表明,在3 M H 2SO 4电解液环境中,0.5 A/g电流密度下ZSCF、XSCF和HSCF的质量比电容分别高达188.2 F/g、146.0 F/g和124.1 F/g,ZSCF的电化学特性最为优异,XSCF次之。此外,ZSCF、XSCF和HSCF电极材料均能维持良好的倍率性能,具有较为稳定的电化学性能。本实验为其他生物质高性能多孔螺旋碳材料的研究提供了普适性的新思路。

多孔螺旋碳纤维气凝胶吸附亚甲基蓝性能研究

以废弃茶叶中的螺旋导管为原料,成功制备出一种多孔螺旋碳纤维气凝胶(PSCFAs)吸附剂,考察了KOH浓度、活化温度和活化时间等对PSCFAs孔结构和吸附亚甲基蓝(MB)性能的影响,并探究了PSCFAs对水中污染物MB的吸附动力学、等温吸附模型、最佳吸附浓度和循环稳定性。研究表明,活化剂的浓度为1 M、温度为700℃、活化时间为1 h时获得的PSCFAs样品比表面积最大(约为1469.03 m^(2)/g),孔隙总体积最大(0.594 cm^(3)/g),对水中MB的最大吸附浓度高达476 mg/g。PSCFAs对MB的吸附行为符合Langmuir方程(R^(2)=0.99956-0.99972)和二阶动力学模型(R^(2)=0.9987)。