烧结金属丝网微孔材料过滤技术

烧结金属丝网微孔材料过滤技术烧结金属丝网微孔材料是采用多层金属编织丝网，通过复合压制和真空烧结等工艺方法制备而成的一种新型高效的多孔功能与结构材料。它既具有结构材料所要求的整体刚性和机械强度，又具有多孔材料所需要的均匀的孔隙分布和优异的流体透过性能，...     

竹炭陶的制备及其气体吸附和调湿性能

基于开发和利用生物质竹炭材料,以竹炭粉、凹凸棒、硅藻土等为原料,制备竹炭陶瓷复合材料,从而避免传统炭吸附材料易碎和粉尘污染的缺点。首先,将原料通过陶瓷造粒工艺制备成直径为2~5 mm的小球;然后,在N 2气氛中1250℃下烧结为竹炭陶小球,并对其结构和吸附性能进行了研究。XRD测试结果表明,竹炭陶瓷复合材料在烧结前后并未改变竹炭陶晶体结构。原料的SEM测试结果表明,竹炭粉在微观结构上存在1μm左右的大孔,其中硅藻土的微观形貌为多孔圆盘状结构,圆盘的直径分布在20~50μm,孔道直径在0.1~1.2μm;竹炭陶的SEM测试结果表明,断面结构疏松多孔,经过复合和烧结后,仍然保持了原有的孔道结构,保障了竹炭陶的吸附性能。BET法测试结果表明,竹炭陶的比表面积达到118.54 m^2/g。吸附性能测试表明,竹炭陶对水分吸附率达到22.0%,对甲醛、氨气及硫化氢等有害气体的吸附率分别达到87.7%,94.6%和96.3%。实验结果表明,竹炭陶具有良好的吸湿和气体吸附性能,是一种良好的空气净化材料,在室内环境和水处理等方面具有广阔的应用前景。     

木材炭化与炭化物利用研究进展

木材通过炭化可转化为木炭, 进一步反应可以制备隔音材料、环境净化材料、导电材料、电磁屏蔽材料以及类似陶瓷结构的仿生材料等新型生物质材料。文中从炭化的方法、机理以及产物的应用等方面对木材炭化的研究进行了综述。     

生物质纤维素基碳气凝胶材料研究进展

作为一种新型轻质多孔的功能性气凝胶,生物质纤维素基碳气凝胶具有独特的各向同性三维网络层级结构,该结构使生物质纤维素基碳气凝胶兼具气凝胶的高比表面积、高孔隙率、低密度以及碳材料的耐热性、导电性和生物质材料的可降解性、生物相容性,是近年来纳米功能性材料领域的研究热点之一。生物质纤维素基碳气凝胶原材料来源广泛,包括木材、竹材、果蔬等植物及其加工物、海洋生物和细菌等。基于原料形态不同,本研究将生物质纤维素基碳气凝胶的制备方法归结为凝胶炭化法和生物质直接炭化法,并详细介绍2种方法的制备工艺。基于生物质纤维素基碳气凝胶独特的层级孔状结构,本研究概述碳气凝胶的轻质多孔、疏水性、稳定性和导电性以及生物质纤维素基碳气凝的金属掺杂和杂原子掺杂改性,这些优异的材料特性使其在隔热、电化学、吸附等领域有着广泛应用,并有望渗透到药物缓释、抗菌材料、组织工程和电磁屏蔽等更多的前瞻性新兴材料领域。围绕生物质纤维素基碳气凝胶的功能化制备、性能表征和应用,创新性的研究理论和研究方法正在不断涌现,本研究在深入分析研究现状的基础上,展望生物质纤维素基碳气凝胶未来的研究方向和发展前景。生物质纤维素基碳气凝胶作为一种新型绿色材料,以其独特的热学、电学、光学及力学性能,可为生物质的高值化、功能化应用提供更多的研究思路,具有更加广泛的应用前景。     

废弃粉状活性炭制备多孔炭陶瓷及其吸附性能研究

为了实现废弃粉状活性炭的再生与资源化利用,笔者以废弃粉状活性炭为原料,以凹凸棒土为黏结剂,通过混合捏合、挤压成型、干燥烧结制备了多孔炭陶瓷。采用氮气吸附、扫描电子显微镜、X射线衍射表征了多孔炭陶瓷的孔隙结构和形态,测试了多孔炭陶瓷对碘、亚甲基蓝、苯酚和腐殖酸的吸附能力。考察了黏结剂用量、烧结温度和时间对炭陶瓷孔隙结构、吸附性能和强度的影响,分析了多孔炭陶瓷吸附水体中腐殖酸的性能。结果表明,黏结剂用量、煅烧温度和时间均对炭陶瓷的孔隙结构、强度和吸附能力具有较为明显的影响:当黏结剂与原料炭的质量比为1∶4,烧结温度和时间分别为800℃和0.5 h时,可以制备出强度达98%、比表面积和比孔容积分别为607 m2/g和0.720 cm3/g的中孔发达的多孔炭陶瓷。该成型炭陶瓷具有发达的中孔结构,对腐殖酸的平衡吸附量可达193.3 mg/g,显著高于商用的成型活性炭。溶液的p H和吸附温度影响炭陶瓷对腐殖酸的吸附量,在溶液p H为3、吸附温度为45℃时,炭陶瓷表现出较好的腐殖酸吸附能力。     

工业木质素用于制造木陶瓷

以工业木质素为原料制造新型多孔炭材料木陶瓷,并对产品得率、强度及微观结构形态进行了研究。结果表明,随着酚醛树脂用量的增加,木质素陶瓷的质量得率和体积得率略有增加,抗弯强度大大提高,抗压强度也提高明显。当木质素与酚醛树脂质量比为1．33∶1时,木质素陶瓷的抗弯强度为1．88MPa,抗压强度达3．86kN/cm~2。微观结构分析表明,在木质素—酚醛树脂复合板中有团块状木质素夹杂出现,高温烧结后样品孔隙结构增多。高温烧结前后样品的比表面积分别为0．2448m~2/g和0．9742m~2/g。     

木基发光材料研究进展

随着资源的消耗以及人类可持续性发展意识的增强,木材等绿色资源的功能化改性及应用日益受到人们关注。木基发光材料综合了木基复合材料和发光材料的优势,以木材为载体,通过浸渍发光材料获得具有发光性能的功能性木材,其在一定程度上保留了木材的基本结构特征,并改善了木材的尺寸稳定性、防腐防潮性和力学性能等,还可以通过添加其他功能性材料开发磁性、储能等新功能。文中从制备木基发光材料所需的原辅材料、功能性添加剂等方面综述目前国内外木基发光材料的相关研究成果,主要对其所使用的发光材料进行分类,分析总结各研究成果的制备工艺包括对木材的不同预处理方式等;同时对木基发光材料在照明装饰、储能材料等领域的应用前景进行展望;并从材料、工艺和功能性添加剂等方面提出一些深入研究的建议,旨在进一步提升木基发光材料的性能,为其在家居、储能、照明等领域得到更广泛的应用提供思路。     

木基储能材料研究新进展

木材作为一种可再生的天然高分子材料,其特有的结构和理化性质,使木材及其衍生材料在清洁能源、柔性传感和催化工程等领域的应用研究层出不穷,引起了科研工作者广泛关注。除了资源丰富、绿色环保和可生物降解等特点,木材还具备一些独特的优势,如各向异性的分层多孔结构、良好的机械灵活性和可调谐的多功能性等,近年来在电化学能源存储领域表现出令人憧憬的应用前景。笔者从实体木材、木质纤维和木质纳米纤维这3种不同维度的木基材料出发,分别总结了其在储能领域最新研究进展,探讨了这些材料的结构特性与电化学性能间的关联响应机制。基于不同树种实体木材的结构差异,比较分析了直接炭化、炭化后再活化改性的实体木材储能材料性能特征及对电化学储能的影响规律,进一步讨论了实体木材一体化储能器件的思路与创新。在木质纤维储能材料方面,总结分析了以单根纤维及纤维聚集体为起始单元的不同储能材料的结构性能特点,重点探讨了在柔性电极材料方面的应用前景。基于木质纳米纤维天然可控网状结构优势,主要分析了纳米纤维炭气凝胶在储能材料领域的应用特点。最后,展望了木基储能材料所面临的机遇挑战,以及未来需要重点关注的研究方向。     

新型生物质碳材料的研究进展

碳材料是重要的结构材料和功能材料,利用生物质原料制备各种碳材料,可以降低碳材料生产成本,实现碳材料的可持续发展.本文较系统地介绍了新型生物质碳材料的制备方法以及应用前景,总结了近年来国内外生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛等碳材料的相关研究报道.     

木质陶瓷复合材料的制备与性能分析

综述了几种典型基材木陶瓷材料的不同制备方法与性能,对不同基材材料制备木陶瓷的方法做了论述,介绍了不同材料制备的木陶瓷电学性能、力学性能和摩擦性能。为材料的制造方法与结构功能设计提供了新思路,并对其发展前景进行了展望。     

糠醛渣多孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

随着经济的发展和社会的进步,人们对具有长的循环寿命、高的功率密度和绿色廉价的能源设备的需求逐渐增加,基于生物质活性炭的超级电容器近年来备受关注。然而,生物质基活性炭的电化学性能仍然缺少竞争力,此外,对其微观结构的控制也是较大难题。笔者以糠醛渣为原料,KOH为活化剂,在氩气氛围下通过两步炭化的方法制备三维多孔炭材料,并将制备的多孔炭用做超级电容的电极材料。通过SEM、TEM、Raman、XPS、XRD等手段系统分析表征了所获多孔炭材料的形貌、结构、组成,并探讨活化剂的比例对糠醛渣多孔炭结构性能的影响。研究结果表明:当KOH和糠醛渣的质量比为3∶1时,所制备的多孔炭材料比表面积为2 164.3 m~2/g,具有良好的电容性能(当电流密度1 A/g时,比电容为235.6 F/g)、倍率性能和循环稳定性(当循环充放电10 000次后,比电容仍能保留96%以上)。本研究从生物精炼废弃物中制备了性能优异的超级电容器用活性炭,为降低高性能超级电容器成本,实现生物质的高值化应用提供新思路。     

木陶瓷的孔隙结构研究

经40％酚醛树脂处理的中密度板样品炭化物简称木陶瓷（WCS），是一种低成本而性能优异的新型多孔炭材料，添加阻燃剂及20％酚醛树脂处理的中密度板样品炭化物简称P－木陶瓷（P－WCS），本研究采用低温氮吸附法对比木炭研究了木陶瓷的孔隙结构，结果表明，由于样品未经活化，因而吸附能力较差，且以木炭为最差，木陶瓷的微孔面积为314．16m^2/g，微孔容积为0．1262mL/g，大于P－WCS且远远大于木炭。木陶瓷的平均孔径为1．598nm，小于P－木陶瓷，远远小于木炭，说明酚醛树脂为木陶瓷引入了较多的微孔，使其吸附性能远高于传统的木炭。     

木基陶瓷材料制造技术的研究进展

木材具有多层次、纤维状胞管结构和各向异性等结构特征,正是这种高气孔率结构特征造就了木材较好的刚性、强度和韧性.以可再生资源木材等木质材料为基础模板,借助物理的、化学的、冶金的方法进行陶瓷化转变,获得一系列结构功能一体化的木基陶瓷材料,为材料的结构与功能设计提供了新思路.木基陶瓷材料制造技术的研究正如日中天、与时俱进,通过木质材料的陶瓷化转变不仅可以制备无机改性“陶木”、高温烧成C/C型木基陶瓷、高温反应性渗入复合S i/S iC型木基陶瓷,更可制备具有网络互穿结构的金属化木基陶瓷材料等,具有广阔的发展空间和应用前景.     

生物质结构SiC陶瓷材料的研究现状及发展趋势

生物质结构SiC陶瓷,作为一种新型环境材料,以其高硬度、高热稳定性、耐腐蚀、耐氧化和化学惰性等优异特性,得到了越来越广泛的应用研究.笔者简要阐述了生物质结构SiC陶瓷材料的制备方法和原理,并介绍了国内外利用生物质材料制造SiC陶瓷的研究现状,现存问题及该领域的发展趋势.     

木质陶瓷研究新进展

木质陶瓷是一种新型的环境友好材料,生产木质陶瓷的原材料可以是各种废弃的纤维质材料,有利于资源的重复利用.介绍了木质陶瓷在制备工艺、成材机理、性能以及应用等方面的研究进展,并就木质陶瓷将来的研究方向提出了一些看法.     

木竹材料细观渗流研究进展

木竹材内部的流体渗透属于细观渗流范畴,解析木竹材料细观渗流规律对木竹材高效加工利用具有重要指导意义。目前对于木竹材流体渗透性方面的研究较多,但多集中在渗透性能的表征方面。从多孔构造解析角度,揭示木竹材细观渗流性能变化机理的研究相对较少。笔者从多孔材料结构表征分析角度出发,总结了木竹材料微观构造对应的多孔结构特征、孔径分布情况;系统归纳了木竹材料多孔结构特征主要表征方法(直观分析法、间接测试法及分形维数法)的原理及适用范围,在此基础上解析流体在木竹材中的渗透路径和渗透规律,总结木竹材多孔特征与细观渗流之间的关系;综述了可有效改善木竹材细观渗流特性的三类主要方法,即生物、物理及化学处理法,分析了当前木竹材细观渗流研究领域存在的主要问题;并展望了木竹材料细观渗流研究发展方向,以期为木竹材的性能分析及高值化加工利用提供基础理论依据。     

纳米纤维素储能研究进展

纳米纤维素是一种来源于植(动)物或微生物的天然绿色纳米材料,拥有高表面化学活性、独特的网络结构、优异的力学强度和高比表面积等优良特性。通过层层自组装、原位化学聚合和电化学沉积等方式,纳米纤维素可与金属氧化物、导电聚合物和二维纳米材料等多种纳米粒子高效复合,形成不同微观尺寸和结构特性的纳米纤维素基多孔膜材料和导电复合材料,在金属离子电池、超级电容器等储能器件用隔膜和电极材料领域具有广阔的应用前景。根据材料来源、制备方法和纤维形态的差异,纳米纤维素可分为纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤丝、细菌合成纳米纤维和静电纺丝纳米纤维4大类,目前用于储能材料的主要是前3类。这些纳米纤维素常与水混合成胶体状态,失水后借助氢键自组装(织)形成力学性能和热稳定性优异的薄膜,在电解质溶液中具有良好的保湿能力,易于离子和电子传输,是储能器件隔膜材料的理想选择。纳米纤维素丰富的活性基团、独特的网络结构和易于成膜的特性,可作为骨架材料与其他导电活性成分(主要包括碳纳米材料、金属氧化物和导电聚合物)复合制备储能用电极材料。纳米纤维素也可以直接炭化用于电极材料,其储能性能与石墨化程度密切相关,常通过掺杂改性、多元复合等方式提高储能效率和性能。现阶段纳米纤维素基电极材料有主要碳纤维材料、二维纳米材料、导电高分子材料和多元复合材料,尽管具有无可比拟的性能优势和乐观的应用前景,但纳米纤维素与电极活性材料之间的复合方式、界面相容性以及微观形貌调控等研究尚处于起步阶段,如何最大限度发挥纳米纤维素的尺寸效应和网络结构,构建具有更加精细的纳米体系及高转化效率的储能器件是下一步需要攻克的主要难题。本文在简要介绍纳米纤维素分类和性能的基础上,详细阐述其在储能器件隔膜材料和新型电极材料领域的研究现状,并进一步对纳米纤维素在该领域的发展趋势进行展望。     

炭气凝胶研究现状及其发展前景

炭气凝胶是有机凝胶经超临界干燥与炭化方法得到的一种新型多孔性炭材料,兼具气凝胶轻质多孔、低密度、高比表面积等特性,以及炭材料的导电、传热、耐高温、耐酸碱等一系列优点,这些优良性能使炭气凝胶成为炭材料研究与应用中的一个热点。炭气凝胶的发展极为迅速,其制备原料已经不仅仅局限于传统的交联型酚醛预聚体,从来源广泛的生物质材料制备炭气凝胶已成为可能。笔者从炭气凝胶制备原料入手,概述了炭气凝胶的各种制备原料及其制备方法,介绍了炭气凝胶的性质及各种改性方法,并对炭气凝胶在电化学、吸附材料、催化剂及其载体与贮氢材料等领域的应用情况进行了评述。最后,在深入分析了研究现状的基础上,对炭气凝胶的发展前景进行了展望。     

活性炭作为电能储存与能源转化材料的研究进展

活性炭是一类传统的、可工业化生产的多孔质炭材料,由于它具有高的比表面积,可调的孔隙结构与表面化学性质、稳定的物理化学性质以及良好的导电性,因此,活性炭不仅在环保、化工、食品和医药等领域中得到广泛应用,而且具有储存电能和电催化转化燃料的潜力,在超级电容器和燃料电池等新型能源器件领域显示出巨大的应用前景。笔者综述了活性炭作为超级电容器和燃料电池电极材料的主要研究进展。在超级电容器方面,活性炭是作为储存电能的材料,主要综述了活性炭作为超级电容器电极材料的应用历史,气体活化法、化学药品活化法、碱金属活化法等常规方法制备的活性炭储存电能的性能,活性炭表面含氧、氮、硫和磷表面官能团对超级电容器活性炭电化学性能的影响规律,活性炭表面改性技术在超级电容器活性炭方面的应用。在燃料电池方面,活性炭是作为阴极反应的催化剂材料,主要综述了活性炭作为碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池和微生物燃料电池阴极材料的研究现状,炭材料催化燃料电池的阴极反应,即氧气还原反应的表面结构特点与反应机理。通过分析总结,明确了活性炭作为新型能源材料的未来发展方向。     

MOF衍生物/生物质碳基钠电池电极材料的研究进展北大核心

钠(Na)电池具有原料成本低、储量大、能量密度较大等特点,是极具发展前景的下一代电池材料之一。生物质具有可持续发展、环境友好、结构多样和高反应活性等优点。由金属-有机骨架(MOF)衍生物和生物质材料制备的多孔碳基材料能够提供主体框架,利用孔结构增大碳的层间间距,保证足够的层间空间用于Na^(+)插入,促进电子转移,从而提高电池的电化学性能。综述了常见的生物质碳基材料、MOF及其衍生物、MOF/生物质复合材料钠电池负极材料的相关研究进展,以期为开发高性能MOF衍生物/生物质碳基复合钠电池电极材料提供理论依据。