碳酸盐活化稻壳制备高比表面积多孔炭

本文采用碳酸盐作为活化剂,活化稻壳,制备出具有介孔结构的高比表面积多孔炭。利用孔径分布、氮气吸附-脱附曲线以及透射电子显微镜表征了多孔炭的孔结构及形貌。碳酸钾活化稻壳制备出的多孔炭比表面积高达1860m2/g,孔径呈单分布,大小为2～3nm。同时通过活化条件和热重分析曲线探讨了碳酸盐的活化机理。     

稻壳制备多孔炭对肌酐的吸附

研究了具有高比表面积稻壳基多孔炭(简称RHC)对人体内代谢产物肌酐(简称CR)的吸附, 将采用氢氧化钠活化稻壳制备的四种多孔炭和二种商业活性炭对肌酐的吸附进行了对比, 同时考察了盐酸、硝酸和双氧水对多孔炭进行表面处理及其经过高温处理(800 ℃)后对肌酐的吸附. 结果表明稻壳基多孔炭对肌酐的吸附超过商业炭,经过表面处理后多孔炭的吸附能力增强, 无氧化性盐酸处理后的多孔炭对肌酐的吸附量最大, 氧化性最强的硝酸处理后的多孔炭对肌酐的吸附量最小, 双氧水居中, 高温处理后的多孔炭吸附能力有所降低. 实验证实了多孔炭对CR的吸附符合Freundlich方程.     

稻壳制备锂离子电池炭材料的研究

本主要研究了炭化温度、升温速率以及碱处理浓度对稻壳制备锂离子电池负极材料结构及充放电性能的影响．通过差-热热重分析曲线(DT-TGA)、元素分析、X射线粉末衍射(XRD)以及电化学性能测试手段对材料进行了表征．结果表明：在最佳实验条件下，材料的首次充电容量为678mA h／g，首次放电容量为239mA h／g，循环10次的容量保持率为86．2％．     

氮掺杂多孔炭材料的制备及在多相催化中的应用

氮掺杂多孔炭材料,不仅具有多孔炭材料的较高的比表面积、丰富的孔结构、良好的稳定性及耐高温耐酸碱性等优点,同时氮原子的引入使材料表现出优异的导电性能及电子传输能力,使得炭材料具有了一定的碱性及催化性能,是目前多相催化及材料领域的一个研究热点。本文综述了氮掺杂多孔炭的制备方法及在多相催化中的应用,并指出了该领域未来研发的重点及应用前景。     

锰酸镧双层复合电极的制备和性能的研究

固体氧化物燃料电池（ Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）是一种很有希望的新型能源转换系统 .它具有能量转换效率高、可利用燃料范围广、低排放等普通热机所无法比拟的优点,已倍受人们的关注 .　　锶掺杂的锰酸镧（ La1－ xSrxMnO3, LSM）由于具有高的电子导电性和对氧还原的良好的电催化活性,以及它和钇稳定的氧化锆（ YSZ）都有良好的热稳定性和化学稳定性,因此是目前广泛使用的阴极材料 .以 YSZ为固体电解质的固体氧化物燃料电池的一个主要缺点是操作温度太高（约为 1273 K）,如果把电池的操作温度降低到 873－ 1073 K,则…     

综合利用稻壳制备木糖、电容炭与硅酸钙晶须

利用酸水解稻壳中的半纤维素制备木糖, 并将糖渣经过炭化后分离出碳和硅, 碳采用稀碱溶液活化改性制备电容炭, 硅采用水热法合成了硅酸钙晶须, 从而使稻壳所有组分得到充分利用. 采用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)研究了电容炭的电化学性能. 通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得硅酸钙晶须的结构和形貌进行了表征. 实验结果表明, 稻壳酸水解的最优条件为硫酸浓度7%(质量分数)、 固液比(g/mL)为1:8、 反应时间为2.0 h, 在该条件下, 一次水解、 二次水解和三次水解的木糖收率(Y₁/Y₂/Y₃)和浓度(质量分数, C₁/C₂/C₃)都能达到最大值, Y₁=98.5%, C₁=3.6%; Y₂=85.4%, C₂=6.3%; Y₃=76.6%, C₃=9.0%. 采用15 mL 8%(质量分数) NaOH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)比电容值为77.32 F/g, 而且具有较好的倍率性和循环稳定性; 硅酸钙晶须为扫帚状针钠钙石晶须.     

超级电容器用中孔炭复合电极材料研究进展

超级电容器是一类利用电化学双电层或电极材料在电极/溶液界面发生的氧化还原反应来存储能量的装置,除兼有常规电容器功率密度大和二次电池能量密度高的特点外,还具有可逆性好和循环寿命长等优点.本文重点介绍了近几年国内外对中孔炭材料、表面官能团修饰中孔炭材料、中孔炭-金属氧化物、中孔炭-导电聚合物等几类电极材料的研究现状;并且展望了超级电容器用中孔炭及其复合电极材料的当前研究热点和发展前景.     

离子液体辅助条件下由稻壳合成超级电容器用多孔炭

本文以稻壳为碳源,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF₆)为模板和辅助活化剂制备了多孔炭材料（PCs）. 多孔炭的比表面积达1438 m²·g^-1,总孔容达0.75 cm³·g^-1. 以PCs为超级电容器电极材料,6 mol·L^-1的KOH溶液为电解液组装成扣式电池,在0.05 A·g^-1的电流密度下,比电容高达256 F·g^-1;当电流密度增大至10 A·g^-1,其比电容仍保持在211 F·g^-1,展现出好的倍率性能. 所得的多孔炭电极均表现出优异的循环稳定性. 这一工作以BMIMPF₆作为模板和辅助活化剂,为合成生物质基超级电容器用多孔炭提供了一种新方法.     

植物基多孔炭材料在超级电容器中的应用

植物基多孔炭具有发达的孔结构、大的表面积、较为成熟的制备工艺、丰富的来源、低廉的价格,是目前商业应用范围最广的超级电容器电极材料。然而在实际应用中仍然存在着质量/体积比容量较低、倍率性能差等问题。本文针对先进电容器件的高能量密度、优异功率性能的要求,首先介绍了近年来发展的植物基多孔炭的制备方法,讨论了植物前驱体的组成和结构对其产物结构的影响以及与其电化学性能之间的构效关系,特别总结了近年来植物基超大比表面积多孔炭、中孔炭、层次化多孔炭的制备方法和电容储能性能。针对大比表面积多孔炭用于超级电容器时的体积性能不佳这一关键问题,本文还总结了提高植物基多孔炭体积电化学性能的方法。最后,对植物基多孔电极材料存在的问题进行了分析与总结,并展望了其研究前景。     

多孔炭载聚钴酞菁修饰电极用于苯二酚的电催化及检测

以二氧化硅纳米球为模板,通过葡萄糖的水热聚合反应制备了具有三维结构的多孔炭(PC)。采用电化学聚合方法将单体钴酞菁聚合在多孔炭修饰的玻碳电极(PC/GC)表面,制备了多孔炭载聚钴酞菁的修饰电极(Co-TAPc/PC/GC)。通过循环伏安法(CV)研究了间苯二酚、邻苯二酚和对苯二酚在此修饰电极的电化学响应。结果表明,相对于裸玻碳电极、多孔炭或聚钴酞菁单独修饰的电极,该修饰电极对3种同分异构体的酚类物质均有更好的电催化活性。利用计时安培技术,该修饰电极对间苯二酚、邻苯二酚及对苯二酚分别在5.0×10-6～5.0×10-4 mol/L,6.0×10-6～2.5×10-4 mol/L和2.0×10-6～8.0×10-4 mol/L范围内具有较好的线性响应。此修饰电极具有制备简单、响应灵敏、稳定性好等优点。     

多孔炭材料在二氧化钛光催化水处理中的应用

光催化水处理技术是利用光照具有能带结构的半导体光催化剂诱发强氧化自由基(·OH),使有机污染物在常规条件下催化降解. 光催化反应条件温和、转化率高,而且二次污染小,具有良好的应用前景.     

负载氯的分级多孔炭制备及其脱汞性能的研究

以纳米碳酸钙为模板,水稻秸秆为碳前驱体,采用共热解法制备了负载氯的分级多孔生物质炭。在模拟烟气条件下,利用固定床实验台架研究了生物质碳材料对烟气中的单质汞（Hg⁰）的脱除性能。采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附（BET）、程序升温脱附（Hg-TPD）以及X射线光电子能谱（XPS）等方法对材料进行表征。结果表明,盐酸浸渍不仅可去除模板产物生成多孔结构,并且有效地将氯负载到材料表面。负载氯的分级多孔炭B1C1-Cl2的比表面积和总孔容分别达到398.1 m²/g和0.4923 cm³/g。在120℃,空速（GHSV）为225000 h^-1时,脱汞效率可达95%。多孔结构有利于气体扩散,高比表面积为材料提供了更多的反应位点,微孔-介孔内表面上的C-Cl共价键为脱汞的主要化学吸附活性位点。     

壳聚糖制备多孔炭及其在电化学超级电容器中的应用(英文)

以壳聚糖为原料在 600、700、800和900℃直接炭化制备多孔炭 C-600,C-700, C-800 和C-900,其BET比表面积分别为278、461、515和625 m2·g-1.用恒流充放电和循环伏安法表征了其电化学性能. 结果表明, 由 C-800 制备电极的循环伏安图形更接近矩形, 在恒电流充放电实验中阴极和阳极过程基本对称, 说明该电极具有较好的电容性能.在 50 mA·g-1 的电流密度下,C-600、C-700、C-800和C-900的电容分别为96、120、154 和 28 F·g-1.由 C-800 制备电极的循环充放电稳定性好, 电流密度为1 A·g-1循环1000次后电容损失小于2%,说明壳聚糖制备多孔碳具有作为超级电容器电极材料的潜在价值. 同时还考察了不同浓度的电解液对C-800电化学性质的影响,发现在KOH浓度为 30%时的电容最大.依据实验结果,对多孔炭制备及其电化学性质间的关系进行了探讨.     

新型高分子基多孔炭材料的设计制备与功能化策略

多孔炭材料具有孔隙率丰富、导电率高、结构稳定以及物理化学性质可调等优点,广泛应用于能源储存与转换、吸附分离、催化、石油化工和生物医药等领域.原料结构是影响多孔炭材料结构和性能的关键因素.高分子理化结构丰富可调,且具有良好的成炭性和形貌继承性,是制备高性能多孔炭材料的理想原料.本专论结合近期国内外研究进展以及我们课题组相关工作,系统总结了高分子衍生多孔炭材料的直接炭化法和模板法设计制备理论,讨论了炭骨架功能化策略,归纳了高分子的化学结构及微观形貌对多孔炭材料的孔道与骨架结构的影响规律,并展望了这一领域未来的研究方向.     

胡萝卜基多孔炭的制备及其电化学电容行为

以冷冻干燥获得的多孔胡萝卜为炭源,经过600℃氮气氛围下炭化和KOH活化,获得了多孔结构的炭材料。采用红外光谱、X-射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对多孔炭进行了微结构和电容性能研究。结果表明:通过活化处理,多孔炭的比表面积从7m²·g^-1大幅提高到147m²·g^-1。而且,活化后的多孔炭产生了414F·g^-1的最大比电容,且电流增至4A·g^-1时的电容保持率为74.5%。而未活化的多孔炭最大电容为253F·g^-1,电容保持率仅为45.1%。此外,活化后的多孔炭还具有优异的电化学稳定性。在5A·g^-1电流下循环8000圈后,其电容保持率高达94%。活化后的多孔炭在电容性能方面的极大改善与其比表面积的大幅提高及介孔的增多有密切关系。     

多孔炭材料在纤维素催化转化中的应用

生物质作为自然界唯一可再生的有机碳资源,其利用受到了越来越多的关注。特别是随着能源和环境危机的日益加重,将生物质中非可食用部分催化转化为燃料及具有高附加值的化学品被认为是高效、环保、原子经济的绿色过程。同时,多孔炭材料具有丰富的孔道结构、优异的水热稳定性和大比表面积,是生物质催化转化反应中最常用的载体材料之一。兼之炭材料表面极性、亲疏水性的可调变性,及对酸碱溶剂的反应惰性,也使其无论在学术研究还是在工业应用中都具有特殊的优势。另外,随着纳米炭材料科学的飞速发展,合成孔径、形貌、及表面官能团可控的介孔炭和具有多级孔道结构的多孔炭材料成为可能,将其应用到纤维素催化转化过程中,对深入理解孔道结构、表面官能团对纤维素转化的作用,揭示催化反应作用机制,指导炭基催化剂的设计合成,均具有重要意义。在本综述中,我们首先对纤维素转化中多孔炭的孔道结构和表面官能团性质的独特作用进行了阐述。由于商业活性炭的孔径一般在微孔尺度,但纤维素及可溶低聚糖的分子体积较大,因而其在活性炭中的传质受到了极大的限制。通过模板法获得的介孔炭材料,可实现孔径在2–10 nm的可控合成,大大提高了反应物的扩散速率,使之能与催化活性位有效接触。但孔道过于狭长,在反应过程中堵塞的可能性增高,进而导致催化剂失活;因此,在介孔孔道的基础上,建立互通的多级孔道结构对反应物、中间物、和产物的扩散,及催化活性的保持更为有利。另一方面,炭材料表面的含氧官能团不仅具有加强1,4-糖苷键吸附的作用,还可以作为酸性活性中心催化水解反应的进行;尤其是在传统的水相纤维素催化转化过程中,亲水表面对多孔炭催化剂与反应物的接触非常有利。本文以纤维素水解及纤维素水解加氢反应为例,展开讨论了多孔炭作为固体酸及双功能催化剂载体的应用。在水解反应中,纤维素首先在热水中降解为可溶低聚糖,之后再与活性炭表面官能团反应;其中多孔炭的比表面积、酸量、及酸强度均是促进水解发生的正向因素。在水解加氢反应中,炭载贵金属催化剂作为最常用的加氢催化剂,可获得以六元醇为主的纤维素转化产物。除了加氢作用之外,贵金属小颗粒被证实可以通过氢溢流作用提供水解所需的H+,同时,正价的贵金属也可促进反应过程中的氢转移。另一方面,由于钨物种可催化逆羟醛缩合反应的发生,因此在反应体系中引入钨物种时,水解加氢的主要产物由六元醇变为乙二醇。需要特别指出的是,在纤维素催化水解加氢的过程中,多孔炭材料作为载体同样具有非常重要的作用：一方面,三维介孔的孔道结构不仅有利于反应物、产物的扩散,也有利于加氢金属催化剂的分散,进而提高金属的催化加氢能力;另一方面,当炭材料的表面化学性质改变时,也会影响产物的选择性分布,例如当炭表面显碱性时,由于异构化作用,丙二醇成为主要产物。本文最后,我们列举了一些新型多孔炭材料,包括杂原子改性的多孔炭材料和金属氧化物-炭复合多孔材料的合成方法及其在纤维素催化转化乃至生物质转化中的潜在应用。     

胡萝卜基多孔炭的制备及其电化学电容行为研究

以冷冻干燥获得的多孔胡萝卜为炭源,经过600℃氮气氛围下炭化和KOH活化,获得了多孔结构的炭材料。采用红外光谱、X-射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对多孔炭进行了微结构和电容性能研究。结果表明:通过活化处理,多孔炭的比表面积从7 m²·g^-1大幅提高到147 m²·g^-1。而且,活化后的多孔炭产生了414 F·g^-1的最大比电容,且电流增至4 A·g^-1时的电容保持率为74.5%。而未活化的多孔炭最大电容为253 F·g^-1,电容保持率仅为45.1%。此外,活化后的多孔炭还具有优异的电化学稳定性。在5 A·g^-1电流下循环8 000圈后,其电容保持率高达94%。活化后的多孔炭在电容性能方面的极大改善与其比表面积的大幅提高及介孔的增多有密切关系。     

超级电容器炭电极材料的研究

炭电极材料是超级电容器的核心,该领域的研究近年来相当活跃,活性炭粉、活性炭纤维、碳凝胶、碳纳米管、玻态炭、模板炭、碳化物衍生炭、石墨烯等各种多孔炭材料用作超级电容器电极材料的研究都有报道.本文概述了我们近年来在超级电容器炭电极材料方面的研究工作,主要介绍了强碱化学活化制备活性炭电极材料、纳米CaCO3模板法制备介孔炭电...     

复合沉淀剂制备高质量碳酸镧及氧化镧的研究

为满足稀土工业生产对环保、经济的沉淀剂及沉淀技术的需求,以氯化镧料液为原料,碳酸氢钠和碳酸钠为复合沉淀剂制备了碳酸镧和氧化镧。研究了加料方式、复合沉淀剂配比、反应温度、料液浓度、料液及沉淀剂的流量、沉淀过程pH值范围、添加晶种等因素对碳酸镧形貌、粒度及氧化镧中Cl~-,Na₂O含量和稀土总量(REO)等理化性能的影响,运用SEM、粒度分析、XRD等手段对碳酸镧或对应氧化镧形貌、粒度进行了表征。结果表明,控制复合沉淀剂中碳酸氢钠和碳酸钠摩尔比为1∶4,反应温度30℃,料液浓度为110g·L^-1,料液流量为6.0mL·min^-1,沉淀过程pH值为4.0～4.5,在添加适量碳酸镧晶种和并流加料的条件下,可获得易沉降,粒度D50为23.46μm,形貌为片状堆叠成的类球形La₂(CO₃)₃·8H₂O晶体;灼烧后氧化镧产品稀土总量为99.62%,Cl~-和Na₂O含量分别为0.01%和0.001%,达到国家标准GB/T415...