磷酸法木质素基活性炭的制备及其电化学性能研究

以杨木木质素为原料,采用磷酸活化法制备中孔发达的活性炭,并利用孔结构分析、XRD、拉曼光谱,研究了活化温度(400～900℃),以及磷酸与木质素质量比(浸渍比,1:1～4:1)对活性炭LAC-x-y(x代表浸渍比值,y代表活化湿度)结构的影响,通过电化学表征手段,探讨了炭材料的电化学性能与其结构的关系.孔结构分析结果表...     

喷雾热解制备落叶松基炭球及其电化学性能

以落叶松木粉为原料,木粉液化后与甲醛制得落叶松基树脂,并以树脂作为碳前驱体,利用超声波喷雾热解法制备落叶松基炭球(LCSs)。通过改变炭化温度和落叶松基树脂质量分数制备得到不同的LCSs样品,采用SEM、TEM、N_2吸附-脱附等温线、XRD、Raman对LCSs的表面形貌、孔结构、晶型结构和石墨化程度进行表征,并对样品的电化学性能进行测试。研究结果表明:所制备的LCSs为无定形的规则球形结构,在炭化温度900℃、落叶松基树脂质量分数1%下制备得到的样品LCSs3的比表面积高达626.6 m^2/g,总孔容达到0.345 cm^3/g;在6 mol/L KOH电解液中,电流密度为0.2 A/g时比电容为309 F/g,当电流密度增加到5 A/g时,比电容为173.7 F/g,其比电容保持率为56%,显示了优异的倍率性能。     

酶解木质素炭的制备及其电化学性能研究

以纯化的酶解木质素为碳源,通N2条件下高温炭化1、2和3 h制备了酶解木质素炭LC1、LC2、LC3.采用SEM、TEM和氮气吸附/脱附等温线对炭材料进行分析,结果表明:LC1、LC2、LC3的表面具有微孔、介孔和大孔结构,其比表面积分别为894.75、1376.74和776.47 m2/g,孔容分别为0.41、0.7...     

降解木基多孔炭材料的制备及其性能研究

为得到电化学性能优良的超级电容器电极材料,以廉价易得的蘑菇培养基废料降解木为碳源,KOH为活化剂,经水热炭化和高温活化在不同炭化样品与KOH质量比(炭碱比,1:1、1:2和1:3)下制备三维多孔炭材料(PC-1、PC-2和PC-3).通过SEM、TEM、N2吸附-脱附、XPS、XRD、拉曼光谱等测试手段进行表征,结果表...     

自发泡方法制备木质素基高比表面积泡沫炭

【目的】根据木质素结构特点,探究一种木质素基泡沫炭制备方法,为木质素制备新型炭材料提供新的技术方法和产品。【方法】以酶解木质素为碳质前驱体,以氯化锌和酚醛树脂为催化剂和增强剂,在未添加发泡剂的情况下,经混合塑化、发泡、固化、炭化等工艺制备木质素基高比表面积泡沫炭;采用热重分析、扫描电子显微镜和氮气吸附等方法分析木质素发泡机理、过程以及制备的泡沫炭结构;通过测试泡沫炭的密度、机械性能、开孔率等质量指标,探讨发泡温度、氯化锌和酚醛树脂用量对泡沫炭结构的影响。【结果】热重分析结果表明,氯化锌显著催化并降低木质素热分解温度,使木质素发生热分解的温度与发生软化/塑化的温度重合,为木质素热分解产生的挥发性物质发挥发泡功能提供合适温度区域,酚醛树脂与木质素之间形成的三维网状结构赋予发泡前驱体较好的韧性和强度,为木质素自发泡提供基础。160～180℃是合适的发泡温度;氯化锌用量显著影响泡沫炭的密度和孔隙率,酚醛树脂用量主要影响泡沫炭的孔泡尺寸和开孔率。在未添加发泡剂的情况下,采用自发泡方法制备出体积密度为0.26～0.46 g·cm^-3、孔隙率为74%～85%、开孔率为82%～9...     

液氮冷冻-真空解冻预处理木质素制备导电炭及其性能

为了提高工业废弃生物质的附加值和进一步改善木质素高温热解炭的导电性能,笔者通过简单的液氮冷冻-真空解冻预处理结合高温碳化的方法将玉米秸秆中提取的酶解木质素制备成具有更高导电性能的木质素导电炭材料(PLC)。通过电阻率测试探究了不同碳化温度、碳化保温时间以及预处理时间对导电炭电阻率的影响,同时采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和拉曼光谱等测试手段对不同碳化保温时间下炭材料的石墨化程度以及导电性能进行了评价。结果表明：经过预处理后的木质素能够在高温条件下热解碳化形成石墨化程度更高、导电性更好的炭材料,在热解温度为1 000℃、碳化时间为1 h时,PLC电阻率就能达到0.112Ω·cm。同时,PLC均为过渡态炭且含有少量氮元素,在高温条件下随着碳化保温时间增加,其无定形结构增加,有序性减小,导电性能和炭产率同步降低。因此,PLC能够充分地节省时间成本,从而提高工作效率。     

木质纤维素基复合碳气凝胶的制备及其电化学性能

以纤维素纳米纤丝和多壁碳纳米管为主要原料,采用一步水热法、冰模板法冷冻干燥以及高温煅烧法,成功制得具有多级连通类木材管胞状孔结构的氮掺杂碳点的复合衍生碳气凝胶,并对其微观形貌、化学结构、比表面积和孔隙度进行表征。通过循环伏安测试、恒电流充放电测试、交流阻抗测试和长循环测试等电化学表征手段分析其电化学性能。结果表明：碳气凝胶表面经高温煅烧得到大量氮、氧杂原子掺杂的碳微颗粒和碳微绒毛,提高了碳气凝胶的缺陷态结构含量和比表面积,其比表面积可达377.9 m²/g;在三电极测试体系下,比电容可达121.8 F/g(测试电流密度为0.2 A/g,电压窗口为-0.2～0.8 V);在2 A/g的电流密度下,进行5 000次充放电循环后,电容保持率可达131.7%。衍生碳气凝胶独特的微观形貌和高比表面积,为能量存储提供了更快速和便捷的电子/离子传输通道、优异的导电性和更高的比容量,为超级电容器等储能器件电极材料的设计提供了木基生物质资源利用的新思路。     

基于酶解木质素的多孔炭负极制备与储锂性能

生物质酶解木质素直接碳化后得到的硬炭通常具有低比表面积和孔隙不发达等特点,作为阳极应用于锂离子电池时容量低。为了提高储锂性能,将原料酶解木质素和活化剂氯化锌一步热处理制备多孔炭,通过调节氯化锌用量和活化温度制备出一系列具有大比表面积的多孔炭材料。利用X射线衍射、拉曼光谱、氮气吸脱附等温线及孔径分析、扫描电子显微镜等表征手段对热解碳化后最终产物多孔炭的晶相、石墨化程度、比表面积和孔径分布、形貌进行研究,同时对多孔炭材料的电化学性能进行评估。结果表明：在热解碳化温度700℃、酶解木质素与氯化锌的质量比为1∶3时,制备出的多孔炭材料电化学综合性能最优,表现出优越的倍率性能和循环稳定性。在电流密度50 mA/g时的放电比容量高达722 mAh/g,在电流密度1 000 mA/g时的放电比容量为350 mAh/g;在电流密度100 mA/g时,经过100圈循环后电极容量保持率为74.7%。这种由低成本废弃物酶解木质素制备的多孔炭材料有望大规模应用于锂离子电池上,为废弃物酶解木质素增值化利用提供一个可行的途径。     

石墨烯改性椰壳活性炭复合材料的制备及其电化学性能研究

以椰壳为原料,水蒸气活化法制备了椰壳活性炭(AC),并以乙醇和水作为溶剂,采用水热法将AC与石墨烯(GR)按质量比90∶0、90∶5、90∶54、90∶90和54∶90复合,将制得的复合材料(GAC1~GAC5)作为电极应用于超级电容器。通过氮气吸脱附、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)方法表征了活性炭的孔结构和表面形貌;采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)方法分析比较不同复合比例下超级电容器电极材料的性能。实验结果表明:在炭化温度800℃,活化温度900℃及活化时间1.5 h的条件下制备的椰壳活性炭比表面积为2482 m^2/g,其孔径主要分布在2~4 nm,孔容可达1.33 cm^3/g,在6 mol/L KOH电解液中比电容为85 F/g,石墨烯改性的复合材料GAC-5作为电极材料具有优异的电化学性能,在电流密度1 A/g时比电容可达186 F/g。     

木质素基多孔炭材料的制备及应用研究进展

木质素是无定型态的高度交联的多酚芳香族聚合物,来源广泛,碳含量丰富,适合用于多孔炭材料的制备.将木质素用于制备多孔炭是实现资源化利用,解决木质素难以大量高效利用而造成环境污染问题的重要途径.本文主要介绍了近些年来,以木质素为炭前驱体,通过物理、化学活化法制备出的以微孔为主的活性炭及采用模板法制备出的介孔炭材料工艺研究情...     

碱木质素三步法制备微米尺寸球形活性炭研究

以碱木质素为原料采用球形木质素前驱体,炭化,活化三步法制备微米尺寸的球形活性炭。研究了球形木质素前驱体的制备条件及活化条件对球形活性炭的粒径大小、结构形貌、孔结构的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)、低温N2吸附-脱附以及傅里叶红外光谱(FT-IR)对产物的形貌结构、吸附性能和表面官能团进行了表征。结果表明,当反应温度为90℃,反应时间10 h,搅拌速度200 r/min,p H值为3.0的条件下,制备出粒径为5μm左右、球形形貌完整的球形木质素前躯体。通过对球形木质素前躯体在300℃炭化以及850℃下CO2活化,制备出比表面积为776.96 m2/g,总孔容为0.487 1 cm3/g,平均孔径为2.51 nm的球形活性炭。     

木素基碳纤维的工艺研究与应用进展

归纳木素基碳纤维的开发与应用进展,总结国内外木素基碳纤维纺丝液制备工艺、纺丝及预氧化工艺、炭化工艺的研究进展,并对今后木素基碳纤维的研究方向提出建议.     

硫酸盐草浆黑液制粉状活性炭的研究

本文探讨硫酸盐草浆纸厂黑液的治理和利用,提出用酸化法从黑液中沉析木素制取粉状活性炭。大约生产10t草浆可制取1t优质粉状活性炭。同时还含有占总碱量24%的Na_2S可回收。排出的废液即使不再经过处理,其污染程度也已大大降低。     

木质素基超塑化剂的制备及其在砂浆中的应用

来源于木材、麦草、竹子和蔗渣的木质素磺酸钠与三聚氰胺、甲醛和焦亚硫酸钠合成出磺化木质素三聚氰胺甲醛超塑化剂(LSMF).系统研究了LSMF对砂浆减水率、抗压强度、抗折强度和加速碳化深度等应用性能的影响.结果表明,使用麦草基木质素磺酸钠合成出磺化度3.663mmol/g,特性黏度7.24mL/g的LSMF对砂浆的减水增强性能最好.当LSMF掺量为0.7%时,砂浆减水率为21.1%.硬化砂浆28d加速碳化深度为13mm,空白砂浆为34.5mm.掺加LSMF后,硬化砂浆28d抗压强度和抗折强度分别比空白砂浆提高37%和18%.LSMF超塑化剂为木质素高效利用提供了一种新的思路.     

氧化-超声波除钾对活性炭材料电化学性能的影响

以毛竹炭化料为原料,经KOH活化、盐酸溶液洗涤,制得活性炭样品AC1。采用H2O2氧化-超声波法对活性炭AC1进行深度除钾,考察了不同条件对活性炭中K+含量的影响,并通过N2吸附-脱附等温线、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对活性炭的孔结构及电化学性能进行了表征。结果表明:在H2O2质量分数为0.6%,超声波处理温度为60℃,超声波处理时间为8 h条件下,处理后的活性炭AC2的K+仅为52 mg/kg,比表面积达3 156 m2/g,总孔容积1.625 cm3/g,中孔率79.8%,平均孔径2.208 nm。活性炭AC2用作电极材料时比电容达297 F/g,相比AC1提高28%,经3 000次循环后,电容保持率为95%,比AC1提高6个百分点,具有优异的电化学性能。     

磷酸活化草浆黑液木质素制备活性炭的研究

用磷酸活化草浆造纸黑液木质素制备活性炭.探讨了磷酸在木质素活化过程中的作用,研究了磷料比、活化温度、活化时间对所制活性炭的比表面积和对正丁烷吸附量的影响.结果表明,草浆造纸黑液木质素是一种优良的制备活性炭的原料,磷酸不仅是脱水剂,而且还是活化过程的保护剂.活性炭制备条件为:磷料比值2.5,活化温度450℃,活化时间60...     

高得率果壳活性炭的研制

突破传统生产方法的限制，用化学法生产果壳（杏核、松子壳、核桃壳等）不定型颗粒活性炭，并同时对诸影响因素做了研究。其中杏核炭的得率为34．2％，这较传统的斯列普炉活化法在得率上高出近2倍。根据标准GB／T13804－92和GB／T13803－92，可用做木质净水用炭和木质味精用炭。     

竹材加工剩余物制备竹炭研究进展

利用竹材加工剩余物来研究开发新型竹材产品,不仅能变废为宝,提高经济效益,同时也是缓解木材资源短缺的有效途径。文章概述了中国竹材加工剩余物的利用现状,综述了利用竹材加工剩余物制备竹炭的研究进展,分析了当前我国竹炭市场的现状以及今后研究与开发的重点。