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新时代的“卖炭翁”:生物质衍生炭材料

2016-09-12 12:04来源:研之成理关键词:生物质发电生物质燃料生物质电厂收藏点赞

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C. 具有特殊结构组成的原始生物质为原料

主要研究小组:加拿大科学家David Mitlin课题组(University of Alberta)

主要思考点:选用具有特殊结构组成的原始生物质来平衡性能和成本等因素(ChemElectroChem 2014, 1, 332 – 337)。

代表性工作:鸡蛋壳膜(Adv. Energy Mater. 2012, 2, 431–437),

麻(ACS Nano, 2013, 7(6): 5131-5141.),泥炭藓(ACS Nano, 2013, 7(12): 11004-11015.),花生壳(

Energy Environ. Sci., 2015, 8, 941–955),鸡蛋白(Energy Environ. Sci., 2014,7, 1708-1718),香蕉皮(ACS Nano, 2014, 8 (7), 7115–7129)

备注:在平凡的材料中做出了不平凡的工作,他们的思考点和思维方式值得我们学习。

从原材料的特殊结构出发设计材料:以麻(ACSNano, 2013, 7(6): 5131-5141.)为例

麻具有夹心式的结构:最外层是坚硬的木质素,里层是纤维素,最里面一层是半纤维素。在180度水热条件下,全部的半纤维素和部分的木质素能够降解,而纤维素则会部分碳化。半纤维素和木质素在降解过程中会产生许多孔道,而KOH溶液能够充分浸润到这些孔道中,在煅烧时候充分活化,进而得到三维的片状材料。

从材料的应用角度出发选取原材料:以花生壳(Energy Environ. Sci., 2015, 8, 941–955)为例

从应用角度考虑,作者认为在构建钠离子电容器(NIC)时,需要有能够进行插层的正极(Anode)和有丰富孔道吸附阴离子的负极(Cathode)。对于花生壳来说,里面的膜由纤维素,半纤维素和木质素组成,而外壳相对来说比较坚硬,含有大量的木质素(木质素是含有大量的芳环的高分子)。作者对花生壳进行高温煅烧处理以增加其石墨化程度,在300oC低温下(空气中)进行活化,使其保持良好的孔道结构,用作正极。而对花生壳内部的膜,作者采用先水热再活化的方法得到了高比表面积的炭材料,用作负极。这种方法将花生壳的各部分用到了恰当的地方,充分发挥其作用,实现了高能量储存。

评述:丰富多样的原始生物质提供了丰富的原料,在制备功能化的炭材料方面也大放异彩,各有特色。如何对它们加以利用,是需要认真的思考,尤其是以应用来指导材料的合成,按照需求去寻找具有符合需求的生物质原料是一个重要的出发点。

原标题:新时代的“卖炭翁”:生物质衍生炭材料
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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