一种生物炭基柔性固态超级电容器的制备及性能研究

利用固体农业废弃物玉米秸秆作为原料,经高温煅烧,KOH刻蚀获得具有较大比表面积的多孔生物炭材料,并采用粉末X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)以及比表面积和孔径分析仪(BET)等表征手段,研究其物理、化学结构和微观形貌。结果表明,所制备的生物炭材料具有发达的“微孔-中孔-大孔”三维贯通多级孔道结构,比表面积高达1228 m^2·g^?1。将其作为电极材料,与H2SO4/PVA凝胶电解质可组装成为具有柔性的全固态超级电容器。利用循环伏安测试(CV)、恒电流充放电(GCD)以及交流阻抗测试(EIS)对柔性超级电容器电化学性能进行了测试。在电流密度为1.0 A·g^?1的条件下,其比容量可达125 F·g^?1。该器件具有良好的机械柔性和电化学稳定性,将其从0°弯曲至180°的过程中,比电容保持率约为93.5%;以不同弯曲角度将其连续弯折100次后,仍能保持较高的比电容。此外,在弯折角度180°、充放电电流密度为5.0 A·g^?1的条件下经过500次循环充放电后,比电容值保持率约为95.6%,库仑效率约为94.9%。说明所制备的柔性超级电容器具有优异的充放电性能和长效循环稳定性。作为一种柔性、质轻、便携的储能装置,在可穿戴电子器件领域内具有潜在应用价值。同时该方法也为固体农业废弃物玉米秸秆的高附加值转化利用和新型绿色能源器件创新研制提供了新的技术途径。

ZrO_(2)/生物炭纳米复合物催化转移氢化制备γ-戊内酯

γ-戊内酯(GVL)是重要的生物质基平台化合物。通过催化转移氢化反应将乙酰丙酸转化为GVL是生物质转化领域的重要反应。本实验利用具有多级孔道结构的生物炭(BC)作为载体、氯氧化锆为前驱体,通过溶胶水热反应,制备了一种ZrO_(2)/生物炭纳米复合物,利用红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、比表面分析(BET)、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和光电子能谱(XPS)等技术手段对其结构进行了表征,并研究了该复合物催化转移氢化乙酰丙酸制备GVL的能力。结果表明,生物炭载体自身所具有的高比表面积和多级孔道结构,能够促进纳米ZrO_(2)颗粒稳定分散。在Zr;物种和生物炭载体协同作用下,ZrO_(2)/BC纳米复合物表现出优异的催化转移氢化活性,能够在温和条件下,快速、高效地将乙酰丙酸转化为GVL。在最优化反应条件下,乙酰丙酸的转化率最高达94.8%,GVL选择性最高达87.5%。此外,该复合物可通过过滤回收,循环使用5次后仍然能够保持较好的催化活性。

选择氧化物载体调变乙醇重整和1,3-丁二烯加氢反应双金属催化剂(英文)

研究了不同载体负载的Pt-Ni双金属和单金属催化剂上乙醇重整和1,3-丁二烯加氢反应性能, 以考察氧化物载体对双金属结构和催化活性的影响. 所用的氧化物载体包括γ-Al2O3, SiO2, TiO2, CeO2以及高比表面积(HSA)和低比表面积(LSA)ZrO2. 采用共浸渍法制备催化剂, 用CO化学吸附、透射电镜和扩展X射线吸收精细结构光谱进行催化剂表征, 采用傅里叶变换红外间歇反应器进行化学反应评价. 对于乙醇重整反应, Pt-Ni双金属催化剂优于单金属催化剂, Pt-Ni双金属催化剂活性顺序为TiO2>SiO2>-Al2O3≈LSA-ZrO2>CeO2>HSA-ZrO2. 对于1,3-丁二烯加氢反应, 在SiO2,TiO2和HSA-ZrO2载体上双金属催化剂优于单金属催化剂, Pt-Ni双金属催化剂活性顺序为SiO2>CeO2>-Al2O3>LSA-ZrO2>HSA-ZrO2≈TiO2.