生物质活性碳纤维孔隙调控与结构表征研究进展
生物质活性炭的制备与微结构特性调控研究进展
生物质活性炭的制备与微结构特性调控研究进展
黄坤;许明;吴秀娟;裴思佳;刘大伟;马晓迅;徐龙
【期刊名称】《化工进展》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】生物质是一种极具应用潜力的可再生资源,具有来源广泛、储量丰富和价格低廉等特点。
以生物质为原料制备活性炭,是推进生物质材料资源化利用的重要途径。
本文主要综述了以生物质为原料制备活性炭以及通过制备条件调控其比表面积、孔隙结构和表面性质等微结构特性的研究,重点阐述了生物质组成、炭化和活化条件(如炭化方式、活化剂种类、活化剂用量及反应停留时间等因素)对活性炭微结构特性的影响,并对常用活化剂(如水蒸气、CO_(2)、ZnCl_(2)、H_(3)PO_(4)、KOH等)对孔结构和表面性质的调控机理进行了详细探讨。
最后对具有不同微结构特性活性炭的应用做了总结。
【总页数】19页(P2475-2493)
【作者】黄坤;许明;吴秀娟;裴思佳;刘大伟;马晓迅;徐龙
【作者单位】西北大学化工学院;陕西西咸新区环境集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424
【相关文献】
1.生物质活性炭的微结构调控及其储氢性能研究
2.生物质和煤基活性炭制备过程的活化特性比较
3.梯级孔生物质活性炭的制备及其电容特性研究
4.生物质基活性炭材料的制备技术研究进展
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《生物质基炭材料的结构调控及其电化学性能研究》
《生物质基炭材料的结构调控及其电化学性能研究》篇一一、引言生物质基炭材料，以生物质资源为基础，在材料科学和电化学领域具有广泛的应用前景。
其结构调控是影响其电化学性能的关键因素之一。
本文旨在探讨生物质基炭材料的结构调控方法，并对其电化学性能进行深入研究。
二、生物质基炭材料的概述生物质基炭材料是一种以生物质为原料，经过碳化处理得到的炭材料。
其具有来源广泛、成本低廉、环境友好等优点，是传统炭材料的替代品之一。
随着科技进步，人们对炭材料的性能要求不断提高，如何调控生物质基炭材料的结构以优化其性能成为研究的热点。
三、生物质基炭材料的结构调控（一）原料选择与预处理原料的选择对生物质基炭材料的结构有着重要影响。
不同的生物质原料具有不同的组成和结构，这决定了最终产品的性质。
此外，对原料进行适当的预处理，如干燥、粉碎、脱灰等，可以改善原料的均一性，有利于后续的碳化过程。
（二）碳化过程控制碳化过程是生物质基炭材料制备的关键步骤。
通过控制碳化温度、时间、气氛等参数，可以有效地调控炭材料的结构和性能。
高温和长时间的碳化有助于形成高度石墨化的结构，而低温和短时间的碳化则会产生较多的缺陷和孔洞。
（三）后处理工艺后处理工艺如氧化、氮化、硫化等，可以通过引入杂原子或调整材料表面的化学性质来进一步优化生物质基炭材料的结构和性能。
这些后处理工艺可以增加材料的比表面积、改善其润湿性、提高其电导率等。
四、电化学性能研究（一）储能性能生物质基炭材料因其多孔结构和良好的电导性在储能领域具有广泛的应用。
通过结构调控，可以有效地提高其储能性能，如提高比电容、延长循环寿命等。
这些性能的改善对于开发高性能的超级电容器和电池等储能器件具有重要意义。
（二）电催化性能生物质基炭材料因其高比表面积和良好的电子传输能力在电催化领域也具有潜在的应用价值。
通过结构调控和表面改性，可以进一步提高其电催化性能，如提高氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的催化活性等。
《生物质基炭材料的结构调控及其电化学性能研究》
《生物质基炭材料的结构调控及其电化学性能研究》篇一一、引言随着社会对清洁能源和可持续性发展的需求日益增长，生物质基炭材料因其独特的物理和化学性质，成为了电化学领域的研究热点。
生物质基炭材料具有来源广泛、成本低廉、环境友好等优点，其结构调控和电化学性能研究具有重要的科学价值和应用前景。
本文将探讨生物质基炭材料的结构调控方法，以及其电化学性能的优化策略。
二、生物质基炭材料的概述生物质基炭材料是以生物质为原料，经过炭化、活化等过程制备得到的炭材料。
其具有高比表面积、良好的导电性、优异的化学稳定性等特性，被广泛应用于电化学储能、电化学传感器、催化剂载体等领域。
然而，生物质基炭材料的性能受其结构影响较大，因此，对其结构进行调控是提高其电化学性能的关键。
三、生物质基炭材料的结构调控生物质基炭材料的结构调控主要包括原料选择、炭化温度、活化方法等方面。
首先，原料的选择对生物质基炭材料的结构具有重要影响。
不同种类的生物质原料具有不同的化学组成和结构，因此，选择合适的生物质原料是实现结构调控的基础。
其次，炭化温度是影响生物质基炭材料结构的关键因素之一。
适当提高炭化温度可以提高炭材料的石墨化程度和导电性能。
最后，活化方法也是调节生物质基炭材料结构的重要手段。
常见的活化方法包括物理活化、化学活化以及物理-化学联合活化等。
四、电化学性能的优化策略为了进一步提高生物质基炭材料的电化学性能，需要采取一系列优化策略。
首先，通过调整生物质基炭材料的孔径分布和比表面积，可以优化其电化学储能性能。
例如，增大孔径和比表面积可以提供更多的活性位点，从而提高材料的电化学性能。
其次，通过引入杂原子（如氮、硫等）可以改善生物质基炭材料的电子结构和表面性质，从而提高其电导率和亲水性。
此外，通过与其他材料（如金属氧化物、导电聚合物等）复合，可以进一步提高生物质基炭材料的电化学性能。
例如，将生物质基炭材料与金属氧化物复合可以提高其电容性能和循环稳定性。
《生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能研究》范文
《生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能研究》篇一一、引言随着科技的发展和环境保护意识的提高，生物质基多孔炭材料作为一种可再生且环保的材料，其应用范围日益广泛。
本文将针对生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能进行研究，探讨其在实际应用中的潜力。
二、生物质基多孔炭材料概述生物质基多孔炭材料是一种以生物质为原料，经过炭化、活化等工艺制备的多孔炭材料。
其具有高比表面积、良好的化学稳定性和优异的吸附性能等特点，广泛应用于能源存储、环境治理、催化剂载体等领域。
三、孔结构调控方法孔结构是决定生物质基多孔炭材料性能的关键因素之一。
本文将介绍几种常见的孔结构调控方法：1. 原料选择与预处理：选择具有不同结构和性质的生物质原料，通过预处理（如物理或化学方法）改变原料的孔隙结构和表面性质，从而影响最终产物的孔结构。
2. 炭化温度与时间：炭化过程中，温度和时间对孔结构的形成具有重要影响。
适当调整炭化温度和时间，可以优化孔径分布和比表面积。
3. 活化方法：通过物理或化学活化方法，如CO2活化、KOH 活化等，可以有效地增加多孔炭材料的孔隙率和比表面积。
4. 添加剂的使用：在制备过程中添加一些具有特定功能的添加剂，如模板剂、造孔剂等，可以有效地调控多孔炭材料的孔结构。
四、电容性能研究电容性能是生物质基多孔炭材料在能源存储领域的重要应用之一。
本文将探讨生物质基多孔炭材料的电容性能及其与孔结构的关系。
1. 实验方法：采用循环伏安法、恒流充放电等方法，对不同孔结构的生物质基多孔炭材料进行电容性能测试。
2. 结果与讨论：分析不同孔结构对电容性能的影响，探讨孔径分布、比表面积等因素对电容性能的贡献。
同时，结合实验结果，对生物质基多孔炭材料的电容性能进行优化。
五、实际应用及展望生物质基多孔炭材料在能源存储、环境治理等领域具有广泛的应用前景。
本文的研究成果将为生物质基多孔炭材料的实际应用提供理论依据和技术支持。
未来，随着科技的发展和环保需求的提高，生物质基多孔炭材料将在更多领域得到应用，为人类社会的可持续发展做出贡献。
《生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能研究》
《生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能研究》摘要：本文针对生物质基多孔炭材料（BPC）的孔结构调控及其电容性能进行了深入研究。
通过优化制备工艺和调整孔结构参数，成功实现了对BPC材料孔结构的精确调控，并对其电容性能进行了系统评价。
研究结果表明，合理的孔结构调控可以有效提高BPC材料的电容性能，为BPC材料在电化学储能领域的应用提供了重要依据。
一、引言随着人们对绿色能源和可持续发展需求的增加，生物质基多孔炭材料（BPC）因其环境友好、成本低廉和良好的电化学性能而备受关注。
BPC材料在电化学储能领域具有广阔的应用前景，如超级电容器、锂离子电池等。
然而，其电容性能受孔结构的影响较大，因此，对BPC材料的孔结构进行调控成为提高其电容性能的关键。
二、生物质基多孔炭材料的制备与孔结构调控1. 材料制备生物质基多孔炭材料通常采用生物质废弃物为原料，通过炭化、活化等工艺制备而成。
2. 孔结构调控通过调整活化剂的种类、浓度、活化温度和时间等参数，可以实现对BPC材料孔结构的精确调控。
此外，还可以采用模板法、化学掺杂等方法进一步优化孔结构。
三、孔结构对电容性能的影响1. 孔径分布BPC材料的电容性能与其孔径分布密切相关。
适当的孔径分布可以提供更多的电化学活性位点，从而提高材料的比电容。
2. 孔容与比表面积孔容和比表面积是评价BPC材料电容性能的重要指标。
较大的孔容和比表面积有利于电解液的浸润和离子的传输，从而提高材料的电化学性能。
四、实验方法与结果分析1. 实验方法采用不同制备工艺和孔结构参数的BPC材料，通过循环伏安法（CV）、恒流充放电测试和电化学阻抗谱（EIS）等方法，对其电容性能进行系统评价。
2. 结果分析通过优化制备工艺和调整孔结构参数，发现当孔径分布适中、孔容较大、比表面积适中时，BPC材料的电容性能最佳。
此外，还发现通过化学掺杂等方法可以进一步提高BPC材料的电容性能。
五、结论与展望本文通过对生物质基多孔炭材料的孔结构进行精确调控，成功提高了其电容性能。
《生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能研究》范文
《生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，对储能设备性能的需求不断提升，多孔炭材料作为高性能电化学电容器的核心组成部分，已得到了广泛的关注与研究。
尤其在新型环保理念的引领下，以生物质为基础的多孔炭材料因其可再生性、成本低廉及良好的电化学性能等优点，已成为研究的热点。
本文将针对生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能进行深入研究。
二、生物质基多孔炭材料的概述生物质基多孔炭材料，主要是指以生物质为原料，经过炭化、活化等工艺处理后形成的具有特定孔径和结构的炭材料。
这类材料不仅来源广泛、可再生，还具有较高的比表面积和良好的电化学性能，使其在电容器、电池等电化学设备中具有广泛的应用前景。
三、孔结构调控的方法对于生物质基多孔炭材料而言，孔结构的调控对其电化学性能具有决定性影响。
以下是主要的孔结构调控方法：1. 炭化过程控制：通过调整炭化温度和时间，可以影响炭材料的孔径大小和分布。
高温和长时间的炭化通常会导致更丰富的微孔形成。
2. 活化过程优化：通过物理或化学活化方法，如CO2或H3PO4活化，可以显著提高多孔炭的比表面积和孔体积。
3. 添加造孔剂：在制备过程中加入特定的造孔剂，如ZnCl2、KOH等，可以有效调整炭材料的孔径和孔隙率。
四、电容性能研究生物质基多孔炭材料的电容性能主要取决于其孔结构和比表面积。
以下是对其电容性能的研究：1. 电容器的储能机制：多孔炭材料主要通过双电层效应进行储能，其电容性能与其比表面积、孔径及孔隙率密切相关。
2. 实验结果分析：通过电化学测试，如循环伏安法（CV）和恒流充放电测试，可以评估多孔炭材料的电容性能。
实验结果表明，经过合理的孔结构调控，生物质基多孔炭材料可以展现出优异的电容性能。
五、研究展望尽管对生物质基多孔炭材料的研究已取得了一定的成果，但仍有许多问题值得进一步研究和探索：1. 新型生物质原料的开发：寻找具有更高比表面积和更丰富孔结构的生物质原料，以提高多孔炭材料的电化学性能。
生物炭微观解剖结构表征及理化性质研究
生物炭微观解剖结构表征及理化性质研究
近年来，随着能源紧缺、环境恶化等现实问题的日益突出，研究和应用生物炭
正如日益受到重视。
生物炭不仅可以帮助控制温室效应，还可以作为有机肥料、环境修复材料、水净化剂等提供实际服务。
研究表明，生物炭微观结构表征以及相应的理化性质是其相关性能的潜在决定因素，它也是提高生物炭性能的有效手段之一。
生物炭的微观结构表征涉及不同的尺度，从ATOM到各级孔径：表面结构、化
学结构、纳米结构甚至可能连接高级结构。
表面结构实际上是指一定孔径、一定大小的毛细结构，它根据扫描电镜获得的表面形貌图像及表面火焰热分析（SFA）获
取的表面毛细特征等数据研究的。
化学结构有时称为“芯、壳结构”，指的是生物炭筛细剂细度比较细的微粒，其表面有一层厚厚的包覆层（即芯、壳），其下封孔的主要来源也是表面毛细结构。
纳米结构是指构筑在碳中孔结构的原子等尺度下的结构，它以分子水平描述生物炭孔径结构，可以全面反映孔径非均匀性和波动特征。
此外，高级结构反映了微细孔径结构，如交织部分、毛细等，它们可以有效地改变生物炭受热特性以及其表面物理、化学性质，进而影响炭的性能。
生物炭的理化性质受其微观表征的影响，比如由于它的具体微观结构邻近的比
表面积决定了生物炭的气溶胶吸附性质，化学结构定义了生物炭的碱、酸性及离子换取性质等。
理化性质的改变也会导致生物炭的相对微观形状和结构发生变化，从而改变其性能。
总之，研究生物炭微观解剖结构表征以及相应的理化性质具有重要意义，它是
提高生物炭及相关性能的重要技术支撑，可以指导全球实施生物炭作为环境修复材料、有机肥料等施工工程的建设和应用。
《生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能研究》范文
《生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能研究》篇一一、引言随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，寻找可再生、环保且高效的能源存储材料成为了科研领域的重要课题。
生物质基多孔炭材料以其独特的孔结构和优异的电化学性能，在能源存储领域表现出巨大的应用潜力。
本文旨在研究生物质基多孔炭材料的孔结构调控及其电容性能，以期为炭材料在能源存储领域的应用提供理论依据。
二、生物质基多孔炭材料的制备与孔结构调控2.1 制备方法生物质基多孔炭材料主要通过炭化、活化等工艺制备而成。
其中，炭化是将生物质原料在无氧或限氧条件下进行热解，得到初级炭材料；活化则是通过化学或物理手段，进一步扩大炭材料的孔隙结构，提高其比表面积和孔容。
2.2 孔结构调控孔结构是决定生物质基多孔炭材料性能的关键因素。
通过调整制备过程中的温度、时间、原料种类及活化剂种类等参数，可以实现对孔结构的调控。
例如，提高活化温度或延长活化时间，可以增加炭材料的微孔数量和比表面积；而选用不同的活化剂，则可以调控炭材料的孔径分布和孔隙形态。
三、电容性能研究3.1 电容性能评价指标生物质基多孔炭材料的电容性能主要通过比电容、循环稳定性、充放电速率等指标进行评价。
其中，比电容是衡量材料储能能力的重要参数，循环稳定性则反映了材料在充放电过程中的稳定性，而充放电速率则决定了材料的实用性能。
3.2 孔结构对电容性能的影响生物质基多孔炭材料的孔结构对其电容性能具有显著影响。
微孔有利于离子吸附和存储，提高比电容；而介孔和大孔则有利于电解液的渗透和离子传输，提高充放电速率。
因此，合理的孔径分布和孔隙形态对于提高生物质基多孔炭材料的电容性能至关重要。
四、实验结果与讨论4.1 实验方法与数据通过改变制备过程中的参数，制备了一系列不同孔结构的生物质基多孔炭材料，并对其电容性能进行了测试。
实验数据包括不同材料的比表面积、孔径分布、比电容、循环稳定性及充放电速率等。
4.2 结果分析实验结果表明，合理的孔结构调控可以显著提高生物质基多孔炭材料的电容性能。
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纤维 、 生 物质 沥青 基 活 性 碳 纤 维 ５种 生 物 质 活 性 碳 纤 维 的孔 隙 调 控 与 结 构 表 征 研 究 进 展 ， 归纳其 晶体结构 、 表 面 形
态结构 、 表面化学结构和吸附性能 ， 并 提出几点建议 。 关键词 ： 生物质活性碳纤维 ； 孔 隙结构 ； 孔 隙 调 控
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生 物 质 活 性 碳 纤 维 孔 隙调 控 与结 构 表征 研 究 进 展
金 枝 赵 广 杰
（ 北 京 林 业 大学 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘 要 ： 综 述 生物 质纤 维 基 活 性 碳 纤 维 、 黏胶基活性碳纤维 、 木质素 基活性碳 纤维 、 生物质苯 酚液化 物基活性碳
第４ ９卷 第 １ Ｏ期
２ ０ １ ３年 ｌ ０月
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