生物质多孔碳复合相变材料制备和热性能研究

将木材通过高温碳化的方法制备三维生物质碳基材料用于相变材料载体,制备复合相变材料,并对复合相变材料进行结构表征、性能测试及防泄漏实验。结果表明:多孔碳载体材料导热孔道网络完整,保证了有机相变材料的高效稳定负载量;相比于纯相变材料,70%PA@GNS热导系数达到了0.763W/(m·K),提高了3.18倍;含有20%多孔碳复合材料的潜热值达到了182J/g,比理论值潜热值高了约7%;并能有效防止相变材料泄漏。

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。

生物质多孔碳材料用于锂硒电池硒正极载体的研究

为了解决锂硒电池硒正极在循环过程中由于多硒化物的溶解和体积膨胀导致电池容量快速衰减的问题,利用自然界丰富的生物质通过化学活化制备具有不同孔结构和形貌的多孔碳材料作为硒的负载材料。将米糠用KOH活化处理然后高温炭化制备了介孔碳材料(RBC),孔径主要分布在3.53 nm,并通过熔融扩散法制备了Se/RBC正极材料,RBC对硒提供有效的物理保护,因此Se/RBC正极材料表现出较好的电化学性能,0.5 C下循环200次后比容量仍保持在372 mAh/g,容量保持率为88.0%。进一步使用ZnCl2活化处理花生粕,然后炭化得到了具有微/介孔结构的碳材料(NS-PC),与KOH相比,ZnCl2的腐蚀性小,且碳材料具有杂原子掺杂,因此Se/NS-PC正极在0.5 C下循环500次后比容量高达380 mAh/g,电化学性能优异。

生物质基分级多孔碳材料的制备及新能源领域应用研究进展

分级多孔碳材料(HPCs)具有不同尺寸的孔道结构,其中微孔提供大的比表面积和丰富的活性位点,而介孔和大孔为粒子传输提供所需的快速通道,在新能源领域中展现出卓越的应用潜力。目前,已开发的分级多孔碳材料种类很多,但是许多材料存在合成步骤繁琐、工艺复杂和原料或前体要求高等问题。因此,从科学和经济的角度来看,选取合适的碳源和简便绿色的制备方法对功能化多孔碳材料的合成尤为关键。生物质作为一种来源广泛、含碳丰富且可再生的资源,成为了制备分级多孔碳材料的理想前体。介绍了分级多孔碳材料的结构特征,综述了生物质基多孔碳材料的制备方法和原料种类。根据生物质原料自身具有的多样性,可设计多样化的孔结构,通过物理活化和化学活化提升多孔碳材料的比表面积和孔体积,并采用N2物理吸附仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及拉曼光谱仪(Raman)对材料结构进行表征。此外,综述了生物质基分级孔碳材料在超级电容器、锂离子电池等新能源领域中的应用前景,简述了多孔碳材料孔结构和比表面积在储氢及释氢中的影响,表明孔结构发达、比表面积更高的碳材料在实际应用中表现出更优异的性能。最后,展望了未来的研究方向,为后续高性能生物质基分级多孔碳的研究提供了指导。

生物质多孔碳应用于锂硫电池正极研究进展

锂硫电池作为一种环保可持续发展的储能技术备受瞩目。然而,在实际应用中,锂硫电池的性能面临着一些重要挑战,包括硫正极的体积膨胀、电极的循环稳定性以及锂负极的安全性问题。生物质多孔碳发达的空隙结构和巨大的比表面积以及丰富的官能团,能够有效地吸收正极活性物质,应用在锂硫电池中具有广泛的应用前景,对生物质正极碳材料的制备和优化策略进行了详细阐述,讨论了生物质碳材料的制备方法,杂原子的修饰,及生物质碳基复合材料应用于锂硫电池正极材料,并对未来的发展前景做出了展望。

生物质碳-硅复合负极材料的电化学性能

生物质碳具有独特的孔结构,较大的层间距,可加速Li+在无定形碳中的扩散速度。采用纳米硅、沥青、生物质碳,通过喷雾造粒、高温热解法制备生物质碳-硅复合负极材料。通过XRD、SEM、表面分析研究材料的表面形貌特征;通过恒流充放电等实验研究电化学性能。该材料制备扣式电池的首次充电比容量达到1 692.5 mAh/g,首次库仑效率为90.7%。制备的18650型电池在2.75~4.20 V循环,以1.00 C循环616次的容量保持率为91.44%;以0.50 C充电、1.00 C放电循环447次的容量保持率为94.48%,高于沥青碳-硅复合材料的84.90%和91.98%,说明该材料的倍率性能较好。

生物质改性酚醛树脂基碳材料微球的制备及应用研究

生物质改性酚醛树脂制备碳微球可有效提高树脂材料的应用价值。在此探究了木质素替代量、pH值、催化剂用量(氨水)和分散剂用量(聚乙二醇)对生物质改性酚醛树脂微球的产率的影响。实验表明,改性酚醛树脂微球粒径随着木质素替代量的增多而减小。当木质素替代量为45%时,LPR微球产率最高,其粒径大小主要分布在5~30μm范围内。通过利用热重仪和傅里叶红外光谱仪对LPR微球表征分析发现,木质素参与了酚醛缩合反应,同时生物质提高了LPR微球的热稳定性。通过焙烧制备生物质改性酚醛树脂多孔碳微球,探讨了生物质改性酚醛树脂多孔碳微球在不同活化温度的产率、比表面积以及孔体积变化。结果表明,以900℃的活化温度和炭化温度为制备条件的LPR微球具有最大的比表面积,高达1 843.82 m~2·g^(-1),并且其孔体积达到0.86 cm~3·g^(-1)。通过实验发现其比电容值达到293 F·g^(-1),是一种良好的制备电极的材料。

生物质基多孔碳材料作为超级电容器电极的研究进展

生物质基多孔碳材料因原料来源广泛、价格低廉、环境友好等特点受到人们广泛关注,将其应用于超级电容器等储能器件可有效促进其在多领域实现高值化应用。本文通过深入分析近年来生物质基多孔碳超级电容器制备及应用的最新技术,从生物质原料种类、生物质基多孔碳材料的优化(活化和掺杂)及生物质基碳电极在不同超级电容器电极材料的应用等方面,归纳总结了生物质基多孔碳材料作为超级电容器电极未来面临的挑战。

生物质多孔高导热碳基复合相变材料热性能的研究进展

通过现有文献的研究总结了生物质基的制备方法,主要通过物理改性方法制备出生物质基三维多孔碳载体、生物质气凝胶等封装相变材料防止泄露;通过高分子聚合、静电纺丝等化学制备法实现对相变材料的封装。针对复合相变材料导热性能差提出多孔材料吸附、微胶囊化、添加导热材料等方法以提高导热性能。对比了以无机多孔材料为载体和以生物质多孔基为载体的不同复合材料的导热系数,分析两种载体的优缺点。同时指出多元混合相变材料与生物质微胶囊化的研究方向,且目前在生物质基的基础上添加高导热材料的研究相对较少,对此不足之处进行探究,在未来可以制备出性能更佳的复合材料应用于更多领域。

生物质基碳气凝胶在超级电容器中的应用研究进展

三维多孔结构的生物质基碳气凝胶以生物质为前驱体,具有大比表面积、高孔隙率、超低密度和良好的导电性,是一种来源广泛、新型可再生绿色材料。利用生物质基碳气凝胶的优良特性,将其与金属化合物、聚合物、石墨烯及杂原子等复合,制备了应用于超级电容器的可生物降解生物质基碳气凝胶。介绍了生物质基碳气凝胶的制备方法及其制备过程,综述了生物质基碳气凝胶复合电极材料在超级电容器中的应用,并对其未来发展趋势进行了展望。

一步合成三维石墨烯/生物质碳复合材料的研究

以酵母生物质为碳源,采用共水热法一步制备酵母生物质碳与三维立体石墨烯的复合材料,作为锂空气电池的阴极。通过扫描电镜、能谱分析等手段的物理性能表征及循环伏安、交流阻抗和充放电循环的电化学性能测试,结果表明,酵母生物质碳在三维立体石墨烯表面分布较为均匀,并且其表面存在N等元素,循环伏安测试表现出明显的氧化峰和还原峰。在电流密度为40 mA/g的条件下,按电极总质量计算出电极的比容量为3 100 mAh/g,电极放电平台为2.6 V左右,充电平台约为4.5 V,随着电流密度增加,电池容量下降,当电流密度达到100和200 mA/g时,对应比容量分别为2 300和1 300 mAh/g,表现出较好的电化学性能,保持了较好的催化活性。

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。

生物质基碳材料制备及其在超级电容器电极材料中的应用

生物质材料具备价格低廉、收集方便、芳香度和含碳量高等优良特点,是实现工业化规模制备新型碳材料的重要碳源之一。生物质材料和功能材料绿色可持续高效转化是实现碳中和的关键。多孔碳材料由于高比表面积、丰富合理的多孔结构、良好的导电性和稳定性,在能量储存方面具有巨大潜力。归纳整理了生物质衍生多孔碳材料的国内外最新研究进展,总结了生物质基多孔碳材料的分类和制备过程,重点阐述了其作为电极材料的研究进展。针对生物质基多孔碳材料制备工艺提出了合理的研究策略,给出了精准利用发展生物质自身优势制备功能化碳材料的未来研究方向。

生物质多孔碳的制备、掺杂及应用

生物质多孔碳是一种绿色、廉价、来源广泛、理化性质易于调控的可再生能源,在能源与环境修复等领域具有广泛的应用潜力和前景。主要介绍了目前常用于制备生物质多孔碳材料的主要方法、活化方法以及掺杂方法。在此基础上,综述了生物质多孔碳材料在多相催化、超级电容器、吸附、电极材料以及微波吸收等方面的研究进展,并对未来的发展趋势进展了总结和展望。

秸秆生物质炭/碳化ZIF-67复合材料去除水中磷酸盐的试验研究

磷污染是富营养化污染的主要来源,农林秸秆的随地丢弃、就地焚烧造成了环境污染。为实现农林秸秆的综合利用和资源化处理含磷废水,本文主要在玉米秸秆生物质表面采用原位生长的方法合成ZIF-67,再在N_(2)气氛中500℃高温煅烧4h,制备成秸秆生物质炭/碳化ZIF-67(BC/碳化ZIF-67)复合材料用于水体中磷酸盐的吸附。探究了样品投加量、吸附时间、pH、初始浓度和温度对磷酸盐吸附的影响,得出在样品投加量为4g/L,吸附时间达到60min,pH为9,初始浓度为50mg/L和吸附温度为30℃,对磷酸盐的最大吸附量可达88.8mg/g。

无机酸掺杂聚苯胺/碳纤维复合海洋电场传感器电极

碳纤维电极具有成本低、化学稳定性好、性能可调控等优点,可用于开发高性能海洋电场传感器.利用电化学原位聚合法制备盐酸、硫酸、磷酸掺杂的聚苯胺/碳纤维(PANI/CF)复合电场电极,提高其电化学性能与电场响应性能.结果表明:碳纤维表面生成致密的导电聚苯胺膜,并在循环伏安测试中出现特征氧化还原峰;电化学阻抗分析显示PANI/CF复合电极低频(0.01 Hz)阻抗值至少降低为空白电极的1/118,利于对水下微弱电场信号进行响应.在电场响应性能测试中,盐酸掺杂PANI/CF复合电极电位漂移量最低达1.77 mV/d;能够较好地响应1 mV/10 mHz的低频率低强度电场信号;误差线性度最小值为0.111%,在同类电极中具有最好响应灵敏度.该新型复合电场电极制备方法简单、成本低廉,有助开发新一代低成本、高性能海洋电场传感器.

多孔硅碳复合材料的制备及性能改善

硅基负极材料存在体积膨胀、表面稳定性差和导电性低的问题。通过硅形貌调控、立体导电网络构筑、多孔结构构造和碳包覆的方法,制备了多孔硅碳复合材料。基于硅不同晶面离解能的不同,球磨获得硅纳米片。将含硅纳米片、碳纳米管(CNT)和石墨的浆料,喷雾干燥,获得硅纳米片和CNT自组装形成多孔结构。对多孔结构进行液相碳包覆,使多孔结构内的纳米硅和整个多孔结构表面形成碳包覆层,获得多孔硅碳复合材料。扣电测试显示,该材料可逆比容量为1000.8 mAh/g,首次循环效率高达93.9%,全电测试显示优异的1 C特性和较好的循环稳定性,这主要得益于立体导电网络的构建、多孔结构的构造和双重碳包覆的形成,提高了硅基材料的导电性,缓解了体积膨胀,提高了表面稳定性。

多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法制备陶瓷基复合材料研究进展

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有高强韧、耐氧化的特性,现已成为航空航天领域重要的高温结构候选材料。反应熔渗法可实现陶瓷基复合材料的大规模、短周期和低成本制备,是目前最具有商业化前景的技术之一。然而,传统反应熔渗法制得陶瓷基复合材料存在着基体碳残留、纤维刻蚀等问题,导致材料力学与氧化-烧蚀性能不佳。为突破传统碳基体陶瓷化程度低的局限性,相关研究人员采用碳基体孔结构构筑方法,通过多孔碳基体取代传统熔渗预制体中致密碳基体,以促进碳基体的陶瓷化转变及反应熔体的消耗,进而实现陶瓷基复合材料的性能优化。本综述介绍了采用多孔碳陶瓷化策略制备SiC陶瓷、SiC/SiC复合材料、C/SiC复合材料及超高温陶瓷基复合材料的相关研究进展,并且通过与传统反应熔渗法对比,验证了多孔碳陶瓷化策略的优势,同时总结了相关多孔碳基体制备方法的发展演变过程,最后针对先进陶瓷基复合材料的基础理论与工艺技术需求,对多孔碳陶瓷化改进反应熔渗法的未来发展方向进行了展望。

金属纳米颗粒/多孔碳复合材料的制备及性能研究

以不同碳源和不同金属硝酸盐为原料,采用膨胀法分别制备了不同碳源的不同金属纳米颗粒/多孔碳纳米复合材料。重点对不同碳源的银纳米颗粒/多孔碳复合材料的微观形貌、结构、组成等进行了表征;同时,对不同碳源的银纳米颗粒/多孔碳复合材料进行了无酶H_(2)O_(2)电化学传感器的性能研究,讨论了其作为无酶H_(2)O_(2)电化学传感器的可行性。在此基础上,对通用型金属/多孔碳复合材料的性能进行了研究。