活化氧化竹基多孔活性炭理化结构与电容性能

针对当前生物质基多孔活性炭电极材料制备能耗高、性能调控难的瓶颈，提出活化氧化梯级热处理技术，以实现降本提质和探析多孔活性炭理化结构及其性能调控机制。该研究以废弃竹屑为原料，采用KHCO₃活化和低温空气氧化制备多孔活性炭，探讨不同活化氧化温度协同作用下多孔活性炭的理化结构和电化学性能。结果表明，相较于600 ℃活化的多孔活性炭（PAC-600），增加了350 ℃低温空气氧化工艺后制备的多孔活性炭（PAC-600-350）的比表面积由154.361提升至264.235 m²/g。随着氧化温度由200升高到350 ℃，多孔活性炭氧元素含量增加、表面含氧基团（-C=O-O、-C-OH等）增多，其缺陷程度和润湿性增强。三电极测试中，相较于PAC-600多孔活性炭，经空气氧化的PAC-600-350在电流密度为1 A/g时的比电容为215.29 F/g，比电容提高至1.47倍。二电极测试中，在功率密度为215 W/kg时，PAC-600-350对称电容器的能量密度达到9.06 Wh/kg，且在5 A/g电流密度和5000次循环充放电后，PAC-600-350的电容保持率为86.59%，在超级电容器储能方面具备较大的应用潜力，该研究可为农林废弃物高值化利用提供参考。     

不同温度下水稻秸秆多孔生物炭结构与电化学性能

针对一步热解活化技术制备的秸秆多孔生物炭的表面活性位点偏少、孔隙结构不发达和电化学性能欠佳的问题,该研究以水稻秸秆微波磷酸水热炭为前驱体,开展了500～900 ℃下多孔生物炭的制备试验,探讨了不同温度下多孔生物炭的结构及电化学性能。结果表明,随着活化温度的升高,水稻秸秆多孔生物炭产率由50.31%降低到33.47%,800 ℃多孔生物炭的C含量最高,为74.09%。多孔生物炭表面上含有的-OH、C-O-C等含O基团和吡啶氮、吡咯氮、石墨氮和氮的氧化物等含N基团,有利于其在电解质中的润湿性,降低离子转移电阻。随着活化温度的升高,多孔生物炭的碳的无序度和缺陷程度先增加后降低。800 ℃多孔生物炭的表面缺陷较多,其比表面积为1 002.20 m2/g,总孔体积最大为0.79 cm3/g,中孔体积率为45.57%。在三电极的KOH电解质体系下,800 ℃多孔生物炭电极的比电容最大,倍率性能较好,电阻较小,且其在1 A/g电流密度下的比电容为312.81 F/g。800 ℃多孔生物炭制备的对称电容器在228 W/kg功率密度下的能量密度达到10.73 W·h/kg,且在10 A/g电流密度和5 000次循环充放电后,其比电容保持率为95.82%。