生物质活性碳纤维孔隙调控与结构表征研究进展

综述生物质纤维基活性碳纤维、黏胶基活性碳纤维、木质素基活性碳纤维、生物质苯酚液化物基活性碳纤维、生物质沥青基活性碳纤维5种生物质活性碳纤维的孔隙调控与结构表征研究进展,归纳其晶体结构、表面形态结构、表面化学结构和吸附性能,并提出几点建议。

高中空生物质活性碳纤维制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

为提高活性碳纤维对有色废水的吸附效率,以牛角瓜纤维为前驱体,采用磷酸活化、高温炭化工艺制备了具有高中空结构的活性碳纤维。采用扫描电镜/能谱仪、红外光谱仪等表征其微观形貌及化学结构,分析了所制备活性碳纤维对水溶液中亚甲基蓝的吸附性能与吸附机制。结果表明:牛角瓜活性碳纤维的平均中空度大于92%,具有粗糙表面和发达介孔结构,比表面积和平均孔径分别为1244.812 m2/g和3.744 nm;活性碳纤维表面富含O、P元素,构成了活性表面;亚甲基蓝溶液(100 mg/L)的饱和吸附量为198.840 mg/g,该吸附满足准二级动力学方程,同时符合Freundlich模型,以多层吸附为主。

Fe/N共掺杂生物质活性炭提升氧化还原性能

以梧桐木屑为原料,采用湿混法与一定量KOH搅拌并干燥,在氮气氛围下高温活化制备生物质活性炭。选取工艺优化后的活性炭掺杂铁氮元素,二次高温煅烧后形成Fe-N-C型非贵重金属催化剂。得出木屑生物质活性炭在活化温度为800℃,碱料比1∶3下比表面积为2051.8 m2·g-1,总孔容为1.23 cm3·g-1;通过进一步掺杂铁氮元素获得的催化剂材料拥有良好的ORR(氧还原反应)活性(初始电位-0.03 V、半波电位-0.10 V和极限电流4.2 mA/cm2)、耐甲醇性和稳定性,可以在能源领域中被广泛的应用。

基于毛竹笋壳生物质碳材料的制备及其超级电容器性能

超级电容器具有能量密度高、功率密度大、寿命长、成本低且对环境无污染等优点,被人们逐渐运用到了各个领域。生物质活性碳前驱体来源于农林废弃物或者工业废弃物,具有原料来源广、价格低廉、可再生性强等优点,可以为超级电容器领域提供价格低廉的优质活性碳。本文选用毛竹笋壳作为前驱体,通过预处理、高温碳化、活化等一系列处理,制备了生物质活性碳;并探究了不同碳化温度、活化剂比例等工艺参数对活性碳微观结构及电化学性能的影响。结果表明,当碳化温度为900℃,碳材料与活化剂质量比为1∶2时,生物质活性碳的比表面积为1129.4 m^2/g;当电流密度为0.1 A/g时,其比电容为173.2 F/g;当电流密度为1 A/g时其比电容为128.2 F/g。因此,该材料具有较高的比电容及较好的倍率特性,在超级电容器上具有良好的应用前景。