丝瓜络基和银耳基生物质多孔炭的制备、表征及性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:fancylhs
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生物质多孔炭以比表面积大、孔结构发达、表面官能团丰富、原料可再生且绿色无污染等特点被广泛应用于吸附、分离、储能与催化等领域。由于多孔炭的孔结构参数、比表面积和表面化学对其应用性能起着最主要的决定作用,且与原料本身的特点及制备工艺密切相关。故选择恰当的生物质前躯体和制备方法,对材料的物理化学参数进行调控及研究结构与性能的关系具有重要的意义。本文选择丝瓜络和生物菌两种生物质为碳前躯体,经H202和EDTA-2Na预处理,通过炭化和KOH活化后得到多孔炭材料。采用XPS、元素分析和N2吸脱附等表征方法研究了预处理、碱炭比对材料孔结构和表面化学的影响。其中以丝瓜络为前躯体制备得到的多孔炭具有适宜的孔分布和开孔型结构,碱炭比3:1、800℃活化的样品BET比表面积达到2402 m2g-1,孔分布在0.7 nm-2.7 nm之间,各级孔道相互连通,且表面具有丰富的含氧官能团,因此表现出良好的电容性能和较高的循环稳定性。在三电极KOH超级电容体系中0.1 A g-1电流密度下比容量达499 Fg-1,且在10 Ag-1下依旧保持303 F g-1的容量,循环性能优良,5 Ag-1下循环10000次电容保持率为91.3%;两电极SBP-BF4/AN体系下,其表现出25.3 Wh Kg-1的能量密度。以生物菌为前躯体制得的多孔炭BET比表面积高达3592 m2g-1,比丝瓜络炭具有更多的中孔,在三电极KOH超级电容体系中0.1 A g-1电流密度下比容量较高,且在15 A g-1下依旧保持288F g-1的容量。
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