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.     

以稻壳热解炭制备镧负载多孔炭复合电极材料

利用稻壳热解炭为原料制备镧负载多孔炭复合电极材料(La/PCs),先将稻壳热解炭分离出炭前驱体,再采用原位活化/负载的方法制备一系列镧负载多孔炭复合电极材料,分别考察了煅烧温度和浸渍比对其吸附性能和电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜/X射线能谱仪(SEM-EDS)和Brunauer-Emmett-Teller比表面积(BET)法研究了该系列镧负载多孔炭复合电极材料的金属结构与价态、元素组成及表面形貌,并分析了孔结构与电容值之间可能存在的关系.结果表明,在6 mol/L KOH电解液中, La/PC＿900/10材料的电容值为269.45 F/g.在电流密度为0.5 A/g时,由其组装的对称超级电容器具有23.45 W·h/kg的能量密度,此时的功率密度为0.70 kW/kg,并且循环5000次后的电容保持率为86.41%.La/PC＿900/10良好的电容性能显示了其作为碳基电极应用于高性能超级电容器的潜力.研究结果为稻壳热解炭的利用和镧在新能源材料领域的应用提供了一条可行路径.     

高效利用稻壳热解炭制备吸附炭与硅酸钙

报道了一种稻壳热解炭高效综合利用的方法.以稻壳热解炭为碳源和硅源,采用同步溶硅活化法分离碳和硅,采用碱溶液表面修饰法制备吸附炭,采用氧化钙沉淀法制备硅酸钙并回收碱溶液.以对孔雀石绿溶液的脱色率作为评价吸附炭性能的指标,考察制得的吸附炭的吸附性能.实验结果表明,在优化的条件下(pH=7、吸附温度30℃、吸附时间60 min),吸附炭的脱色率可达到99.9%.利用X射线衍射研究了不同钙/硅摩尔比(Ca/Si)和热处理温度下制备的硅酸钙的晶型结构.发现Ca/Si摩尔比和热处理温度对硅酸钙的晶型结构存在影响.当Ca/Si摩尔比为3,热处理温度为800℃时可以获得α_L'-Ca_2SiO_4型稻壳基硅酸钙.采用统计学方法考察了Ca/Si摩尔比、反应温度和反应时间对碱回收率的影响.其影响大小顺序为:Ca/Si摩尔比,反应温度,反应时间.当Ca/Si摩尔比为3.0时,在90℃下反应1 h后碱回收率达到100%.     

木质素对木质素-脲醛共聚树脂的影响及反应机理

通过调控甲醛与尿素摩尔比, 降低脲醛树脂胶黏剂中游离甲醛的含量, 以生物质玉米芯为原材料, 用碱液提取得到的碱木质素溶液与甲醛和尿素进行三元逐步共聚, 弥补降低醛脲比带来的胶合强度的快速下降问题. 以降低游离甲醛含量同时兼顾胶合强度为原则进行探索, 得到最佳实验条件为甲醛与尿素摩尔比(F/U)为0.91∶1, 木质素添加量为20%(质量分数), 在此条件下木质素-尿素-甲醛共聚树脂(LUF)胶合强度为0.99 MPa, 游离甲醛含量为0.26%. 对共聚树脂进行了结构表征, 表明木质素参与到反应中, 并能提高树脂的热稳定性和耐水性, 同时对反应的机理进行了讨论.