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%。

Structure and electrochemical performances of porous biochar from rice straw at different temperatures