生物质基泡沫材料的研究进展

本文综述了生物质基泡沫材料的研究进展,详述了生物质基泡沫材料的主要原料及种类(纤维素、木质素、淀粉和壳聚糖)、制备方法和性能(热学、力学和环境稳定性)的改善方法,以及其在建筑绝缘材料、包装材料和其他潜在领域的应用现状,并对其未来研发方向进行了展望。

生物质基厚朴酚和糠醛对酚醛树脂的改性研究

为了减少化石能源的使用,选取生物质基厚朴酚和糠醛取代部分苯酚和甲醛,制备了改性酚醛树脂。通过傅里叶变换红外光谱仪,核磁共振波谱仪对改性酚醛树脂进行表征,考察了改性酚醛树脂的基础性能及固化后的力学性能。结果表明:厚朴酚和糠醛改变了酚醛树脂的分子结构,改性酚醛树脂的黏度和游离酚含量明显降低;经过固化后的改性酚醛树脂拉伸强度、冲击强度、弯曲强度分别提高18.6%、20.4%和24.9%。

生物质基有机太阳能电池材料研究进展

有机太阳能电池(OSCs)具有成本低、可大规模溶液加工、轻量化和柔性等优势,近年来已引起人们的广泛关注,当前OSCs的最高光电转换效率已超过19%。然而,绝大多数OSCs材料主要是采用化石资源衍生物制造,这对OSCs的可持续发展构成了严重威胁。研究者已开展了大量关于生物质基光电材料的开发工作,并成功将这些材料用作OSCs的衬底、光敏活性层与载流子传输层。本文首先对OSCs的器件结构和工作原理进行了介绍,重点对木质素、纤维素、叶绿素等生物质基光电材料的制备及其在OSCs中的应用展开综述,最后对生物质基OSCs材料的发展方向做出了展望,旨在为后续的相关研发工作提供借鉴。

生物质基无铬鞣剂在可持续皮革制造中的研究进展

鞣制是使生皮变成革的关键工序。目前,铬鞣剂因其优良的性能仍占据鞣剂市场的90%。但是Cr3+存在转化为具有致癌性Cr6+的潜在危害,铬鞣废水的排放对生态系统的潜在风险不容忽视。因此,无铬鞣剂成为研究的热点。其中生物质材料因其来源广泛、可再生和生物可降解好等优点而备受关注。文章对多糖类、蛋白类等生物质材料进行了介绍,并对多糖、蛋白质的功能改性及其在皮革鞣制和复鞣的应用进行了归纳。同时,对生物质基鞣剂的发展前景及推广应用进行了展望。

废弃生物质水热炭化衍生碳基光催化材料的研究进展

水热炭化是一种经济且环境友好的废弃生物质热化学转化技术.废弃生物质通过水热炭化制备碳基光催化材料,不仅可实现废弃物的高值利用,而且可通过光催化材料的的应用缓解环境污染和能源危机.本综述将水热炭化制备的废弃生物质碳基光催化材料分成水热炭、碳点和碳基复合材料三类,并系统总结其制备、光催化机理和应用方面的研究进展.首先,归纳了3种光催化剂的制备,包括形成机理和物化结构;然后分别阐述了各类催化剂的光催化过程和光催化性能提高途径,以及从有机污染物降解、重金属去除、消毒、产氢和CO_(2)还原等领域介绍了光催化应用;最后,对该领域未来的研究重点和发展方向进行了展望.

生物质基硬碳储钠负极材料研究进展

钠离子电池因其具有优异的低温性能、成本优势以及较高的安全性,有望逐渐成为锂离子电池在低速两轮车和大规模储能领域的补充者,开发低成本、高可逆容量和优异循环稳定性的钠离子电池负极材料成为行业难点,生物质基硬碳因其原料来源丰富、成本低廉、更易获得、碳产率高、环境友好且含有多种元素等优势而备受关注,其低廉的价格和独特的微观结构在众多钠离子电池负极材料中展现出明显的优势和巨大的商业潜力.为了寻找和开发性能优异的生物质基硬碳材料,本文首先对钠离子在硬碳表面活性位点的吸附行为和进入石墨片层的过程顺序进行了分析,讨论了有争议的四种钠离子存储机制.深入分析了钠离子在硬碳中的储存机理,并基于此进一步讨论了不同生物质基前驱体硬碳的差异,并通过硬碳负极的微观结构提出钠离子电池负极的优化策略,对钠离子电池的发展具有一定的指导意义.

生物质碳基电解水催化剂定向构筑研究进展

生物质碳具有廉价易得、环境友好以及物化结构可调控的优点,是负载过渡金属的良好基底,在电解水方面应用前景广阔。碳基底的比表面积、孔隙分布等物化结构直接影响了催化活性位点的利用以及电解液离子扩散,是发挥过渡金属电解水催化潜力、决定催化剂性能的关键。介绍了不同生物质的热解机理,对高温热解法、水热碳化法以及微波热解法等生物质碳常见制备方法进行了归纳,并比较不同制备方法优缺点。总结了物理法、化学法及模板法等生物质碳物化结构定向调控策略,探讨了不同调控策略对生物质碳比表面积、孔容、平均孔径等物理化学性质的影响。归纳了杂原子掺杂及金属活性组分负载等常见生物质碳基电解水催化剂构筑策略,并对其在析氧反应、析氢反应、双功能催化及杂化电解水等方面的研究现状进行总结,详细阐述了其在电解水方面取得的进展。最后对生物质碳基电解水催化剂在微介孔比例调控、导电性提升、亲水性提升以及催化剂成型处理等方面面临的挑战进行了展望。

生物质基二元醇催化定制过程钨基催化剂研究进展

生物质选择性转化制备二元醇是生物质高值化利用的重要路线之一,能够有效减少石油基路线存在的原料不可再生和环境污染等问题。围绕生物质及其衍生物(包括纤维素、葡萄糖和果糖)选择性转化制备乙二醇和丙二醇,系统总结了国内外研究进展,对催化剂结构类型、反应途径、反应机理、催化剂稳定性等进行了详细的介绍和分析,并对生物质催化定制二元醇的发展趋势进行了展望,以期为相关研究者提供参考。

镍基镁渣催化剂对生物质焦油模化物催化重整特性实验研究

采用湿浸渍法制备Ni/γ-Al_(2)O_(3)和Ni/MS(magnesium slag)催化剂,选择糠醛、甲苯、萘、芘作为生物质焦油的模化物,研究不同镍基催化剂对四类焦油模化物在固定床反应器内进行催化重整的重整特性。结果表明,Ni/MS催化剂在催化所有模化物的重整反应时,气相碳转化率和气体产率均明显高于Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂。当水分子物质的量与碳原子物质的量之比为1.5时,糠醛的气相碳转化率达到最高值86.54%。X射线衍射(XRD)结果表明,Ni/MS催化剂上存在的多种固溶体(NiO-Fe_(2)O_(3)、NiO-MgO)形成了多种活性位点。

生物质基多孔碳复合材料在铅酸电池负极中的应用研究

生物质基多孔碳复合材料具备一系列显著特性,因而极适用于多种应用场景,可作为铅酸电池的负极材料。深入探究这些特性,对于提升其在特定应用中的性能表现具有重要的意义。因此,文章分析了生物质基多孔碳复合材料的特性,概述了铅酸电池负极中的重要性以及相关问题,并提出生物质基多孔碳复合材料在铅酸电池负极中的具体应用,以供参考。

生物质基多孔碳复合材料延长铅酸电池负极循环寿命的方法研究

铅酸电池作为储能系统的支柱,其循环寿命直接影响着可靠性与成本效益。为了提高其性能和可持续性,人们开始关注生物质基多孔碳复合材料作为电池电极的潜在应用。文章介绍了这种材料的优势与特性,可用于改善铅酸电池的性能,并提出生物质基多孔碳复合材料延长铅酸电池负极循环寿命的方法,为未来研究和发展提供了重要的参考。

生物质基碳气凝胶及其在储能器件中应用研究进展

为提高生物质基碳气凝胶的电化学性能,促进其在储能领域的产业化应用,对储能器件领域用生物质基碳气凝胶材料进行了系统评述。首先介绍了目前制备生物质基碳气凝胶的主要方法,即凝胶炭化法、水热炭化法和直接炭化法,并对比分析了3种方法的优缺点。分别总结了3类生物质基碳气凝胶在超级电容器和锂离子电池等储能器件中的最新研究进展,包括未经改性的纯生物质基碳气凝胶以及通过金属掺杂和杂原子掺杂改性的复合生物质基碳气凝胶,并重点阐述了其材料设计和微观结构与电化学性能之间的关系。最后在对研究现状进行深入分析的基础上,展望了生物质基碳气凝胶未来的研究方向和发展前景,指出提高原料利用率、改善整体环保性以及调控结构性能将会成为今后的热点方向,而生物质基碳气凝胶也势必将作为一种新型的绿色电化学能源材料而得到蓬勃发展。

生物质催化转化制备生物基航空燃料的研究进展

生物质催化转化是制备高品质生物基航空燃料和解决能源危机的主要途径,本文从现有的生物基航空燃料的制备方法出发,从适应需求的原料和技术路线的角度,概述了油脂、木质纤维、糖类等不同的原料所需的技术路线和催化体系,以及加氢脱氧、费-托合成、羟醛缩合、烯烃齐聚等不同技术路线所用的催化剂,同时对反应条件以及反应机理进行优化和探索,并指明催化转化过程中存在成本高、工艺和转化机理复杂(高温和高压)、H2用量高、目标产物的选择性较差以及催化剂失活等问题。最后,针对各种原料、技术路线的优缺点以及面临的问题,提出了建议并展望其未来发展方向。

生物质基可降解果蔬保鲜包装材料的制备及应用

我国每年因保鲜处理不善而造成的果蔬损失率达20%~40%。生理性衰老、病菌侵害及机械损伤等因素会引发果蔬腐烂变质。因此,根据不同果蔬产品的腐败机理,研发能减缓产品新陈代谢、创造储存保鲜微环境、延缓成熟和衰老、抑制微生物生长繁殖、延长采后寿命和货架期的绿色果蔬保鲜包装材料具有重要意义。从植物纤维、半纤维素、改性纤维素等方面梳理生物质基可降解果蔬保鲜包装材料的制备、机理及应用的研究进展,并对发展趋势进行了展望,为“禁塑令”和“双碳”社会背景下推广使用生物质基可降解果蔬保鲜包装材料提供借鉴。未来,果蔬保鲜包装材料向着低碳节能化、绿色安全化、便捷智能化的方向发展。

基于酯交换的生物基Vitrimer材料制备及性能

以异甘露糖醇(IMT)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1,4-丁二醇(BDO)、丙三醇(GI)为原料,设计合成了生物基Vitrimer材料IMT-COO。通过傅里叶变换红外光谱和X射线衍射对其结构进行了表征;通过热重分析、差示扫描量热分析、应力-应变曲线、动态力学热分析(DMA)探究了IMT-COO材料热稳定性、玻璃转变温度、力学性能及储能模量。结果表明,IMT-COO具有良好热稳定性及力学强度,热分解温度达256℃,应力为1.24 MPa、应变为140%。DMA结果表明,IMT-COO的储能模量最高达2671 MPa。IMT-COO的自愈合试验表明在自愈前后,各项性能无明显降低。

充分挖掘生物质的能源和材料综合利用效能

利用生物质资源进行能源化利用和生产生物质基材料是实现减少碳排放的重要途径。我国每年产生生物质资源达到35亿吨,但是综合利用率不超过50%。主要的瓶颈在于利用方式单一化,造成成本高,无法推广和可持续发展。该文通过整理能源利用和材料利用的产业化工艺,提出生物质资源综合利用的可能性探讨。建议通过技术的联合、国家政策的推动等,促进生物质资源更加高值化利用,实现“双碳”目标的达成。

生物质灰对煤焦气化反应的影响

生物质灰富含碱金属及碱土金属(AAEM),可作为天然催化剂应用于煤催化气化。生物质灰对煤焦气化反应促进作用也是生物质与煤共气化协同作用的本质原因。然而,生物质灰中AAEM在煤气化过程中会失活,失去部分催化作用。通过固定床热解及气化试验,结合XRD、Raman、XRF及BET等手段,分析了生物质灰种类、添加量、气化温度等因素对煤焦气化反应的影响。结果表明,生物质灰对煤焦气化反应催化作用与AAEM含量及存在形态相关。煤焦气化反应速率随小麦秸秆灰添加量增大而增大,小麦秸秆灰添加量达40%时,煤焦气化反应速率变化趋于平缓。气化反应前期,小麦秸秆灰对煤焦气化反应存在抑制作用;随转化率升高,在相同转化率下,温度越高,小麦秸秆灰催化作用越弱。为抑制小麦秸秆灰中K的失活,以蛋壳作为添加剂,探究了小麦秸秆灰与蛋壳的混灰对煤焦气化反应的影响。结果表明,25%小麦秸秆灰与5%蛋壳的混灰,可进一步增强小麦秸秆灰对煤焦气化反应催化作用。添加小麦秸秆灰使煤焦在气化过程中比表面积增大,孔隙结构丰富,石墨化程度减弱,无定形碳含量增加,气化反应活化能降低,气化反应速率增大。煤焦及添加小麦秸秆灰煤焦气化反应采用随机孔模型模拟效果最好。研究结果为生物质灰在煤催化气化中的应用提供参考。

生物质柔性超级电容器的研究进展

随着对能源存储设备的成本、绿色和安全性能等方面需求的不断提升,柔性超级电容器展示出代替传统超级电容器、占据新能源市场的潜力。由于柔性超级电容器的能量密度低,电势窗口范围小,研究者们一直致力于研究新型电极材料和电解质。近年来,生物质因来源广、环保、经济等优点成为研究热点,将其作为柔性电容器的电解质和电极材料,是实现绿色、环保、经济、安全、可持续发展的重要方向。本文对柔性电容器的生物质电极材料和电解质的现状及发展趋势进行论述,分析了生物质柔性电容器存在的问题,对未来的发展趋势进行了展望。

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。

生物质基缓释肥热压成型特性及缓释性能试验

为探究以水稻秸秆为基质与尿素混配制备的缓释肥的成型特性及缓释性能,进行了热压成型试验和淋溶试验。以成型压力、成型温度、含水率为试验因素,以成型块的径向最大抗压力和松弛比为试验指标,通过热压成型试验数据建立回归模型,采用响应面分析获得热压成型工艺参数组合,并通过淋溶试验测试生物质基缓释肥成型块的缓释性能。试验结果表明:优化调整后的成型工艺参数为成型压力为78 kN,成型温度为112℃,含水率为8%;在此条件下,径向最大抗压力均值为1616.0 N,松弛比均值为98.19%,与预测值的相对误差分别为3.05%和1.23%;生物质基缓释肥前3次的尿素释放率比较稳定且均匀,单次尿素释放率为30%左右,且单次释放偏差极小。