生物质炭材料的制备及用作电极材料的应用研究
生物质碳膜及其制备方法和应用
生物质碳膜及其制备方法和应用你有没有想过，地球上那些我们认为是“废弃物”的东西，实际上可以变成有用的宝贝？比如生物质碳膜，听起来是不是挺高大上的？它就是通过一些特别的方法，把那些自然界里的植物、动物残骸或者农作物的废弃物转化成的“炭化”产物。
看似普通的“废物”，在某些“高科技”手段下，竟然能变身成环保又实用的材料，真是不可思议吧！到底什么是生物质碳膜呢？简单来说，它就是用生物质材料，比如木材、秸秆、果壳等，通过炭化过程生成的一种特殊膜。
这个膜能吸附一些有害物质，比如空气中的有毒气体，或者水中的重金属，简直是个环保“吸尘器”。
而且你知道吗？它不仅能清洁环境，还能作为一些高科技领域的“材料小能手”。
比如说，在电池、超级电容器中，它都能大显身手，提供稳定的电能储存。
要想做出这样的生物质碳膜，首先要有生物质原料。
听起来很简单吧？但实际操作可得小心翼翼，因为生物质的种类、成分不一，处理起来就像做菜一样讲究火候。
通常，我们先把生物质经过预处理，去掉一些杂质，再把它们放到高温下“烤”成炭。
这个过程非常讲究时间和温度，稍微失控，就可能从“美味炭”变成“焦炭”，哈哈，搞砸了就糟糕了。
不过，经过科学家们的不断探索，现在的炭化技术已经越来越成熟了，几乎每个小细节都能控制得特别精准。
可能有些人会疑问了：“这玩意儿有什么用啊，做成膜有什么意义？”别急，这就跟你把一颗小小的种子种进土里，经过阳光雨露滋养，它就能长成参天大树一样，有些东西你得给它时间去证明自己的价值。
比如这生物质碳膜，它不仅能清洁空气和水，还能在材料领域大展拳脚。
你看，现在越来越多的电池和超级电容器，都需要用到这种膜来提升性能。
因为它具有超强的导电性和良好的稳定性，简直是新型能源存储领域的“神兵利器”。
不得不提的是，这种碳膜的环保性也是它一大亮点。
现在大家越来越关注环保，减少污染已经成为全球的共识。
生物质碳膜的制备过程中，基本上不需要使用有毒的化学试剂，也不排放对环境有害的物质。
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》范文
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》篇一摘要：本文旨在探讨生物质基碳材料的制备方法及其在环境与能源领域的应用。
首先，我们将概述生物质基碳材料的基本概念和重要性。
接着，我们将详细描述其制备方法，包括原材料的选择、处理工艺和关键技术。
随后，我们将探讨这些材料在环境修复、能源存储和转换以及环境友好的能源利用等方面的应用。
最后，我们将对生物质基碳材料的发展前景进行展望。
一、引言随着人类对可再生能源和环保技术的需求日益增长，生物质基碳材料因其来源广泛、成本低廉、环境友好等优点，受到了广泛关注。
这类材料以生物质为原料，通过特定的热解、活化等工艺制备而成，具有优异的物理化学性能，如高比表面积、良好的导电性和化学稳定性。
在环境与能源领域，生物质基碳材料的应用具有巨大的潜力和广阔的前景。
二、生物质基碳材料的制备1. 原材料选择：生物质基碳材料的原材料主要包括农业废弃物、木材、纤维素、果壳等。
这些原料具有可再生、可降解的特点，是制备生物质基碳材料的理想选择。
2. 处理工艺：生物质基碳材料的制备过程主要包括预处理、碳化和活化三个步骤。
预处理阶段主要是对原料进行清洗、破碎和干燥；碳化阶段是通过高温热解将原料转化为碳材料；活化阶段则是通过化学或物理方法进一步增加碳材料的比表面积和孔隙结构。
3. 关键技术：在制备过程中，需要掌握的关键技术包括温度控制、气氛调节、催化剂的使用等。
这些技术对最终产品的性能和质量有着至关重要的影响。
三、生物质基碳材料在环境与能源中的应用1. 环境修复：生物质基碳材料因其大的比表面积和丰富的孔隙结构，具有良好的吸附性能，可应用于废水处理、重金属离子吸附、气体净化等领域。
此外，其还可以作为催化剂或催化剂载体，提高环境修复的效率。
2. 能源存储和转换：生物质基碳材料在能源存储和转换方面也具有广泛的应用。
例如，可作为锂离子电池、钠离子电池、超级电容器的电极材料，提高电池的能量密度和功率密度。
此外，还可以作为燃料电池的催化剂载体或电解质添加剂，提高燃料电池的性能。
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展首先，我们将介绍生物质炭的制备方法。
生物质炭可以通过两种主要方法制备：热解和活化。
在热解制备过程中，生物质经过高温加热，通过化学反应转化为炭。
而在活化制备过程中，炭材料经过化学活化处理，提高其孔隙结构和吸附性能。
这两种方法可以根据不同的实际需求选择，制备出具有不同性质和吸附能力的生物质炭材料。
其次，我们将介绍生物质炭的功能改性技术。
为了提高生物质炭的吸附性能和应用范围，研究人员对其进行了多方面的改性研究。
其中，物理改性主要包括结构调控、微波改性等方法，通过调节炭材料的孔隙结构和表面性质来改善其吸附性能。
化学改性主要涉及表面改性、功能化改性等方法，通过在炭材料表面引入不同的官能团，增加其与有机污染物的吸附亲和力。
这些改性方法不仅提高了生物质炭的吸附性能，还赋予了其更广泛的应用领域。
最后，我们将介绍生物质炭在废水中有机污染物去除方面的研究进展。
生物质炭具有良好的吸附性能和大孔道结构，可以有效去除废水中的有机污染物。
研究人员通过调控生物质炭的制备方法和改性技术，提高了生物质炭对废水中有机污染物的吸附能力和选择性。
同时，一些基于生物质炭的复合材料和新型吸附剂也被开发出来，有效提高了有机污染物的去除效率和处理能力。
此外，一些新颖的技术，如电化学氧化、光催化降解等，也与生物质炭结合应用在废水处理中，取得了显著的效果。
综上所述，生物质炭作为一种新型的吸附材料，在废水处理领域具有广阔的应用前景。
通过调控制备方法和改性技术，可以有效提高生物质炭的吸附性能和选择性，使其更好地应用在废水中有机污染物的去除中。
随着相关研究的不断深入和发展，相信生物质炭在环境保护和污染治理中将发挥越来越重要的作用综上所述，通过调节生物质炭的制备方法和改性技术，可以有效提高其吸附性能和选择性，从而使其在废水处理中更加广泛应用。
生物质炭具有良好的吸附性能和大孔道结构，能够有效去除废水中的有机污染物。
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》范文
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》篇一摘要：本文综述了生物质基碳材料的制备方法、性质特点及其在环境与能源领域的应用。
随着对可再生能源和环保材料需求的增加，生物质基碳材料因其来源广泛、成本低廉、环境友好等优点，逐渐成为研究的热点。
本文旨在全面介绍生物质基碳材料的制备工艺及其在环境治理和能源开发中的应用前景。
一、引言生物质基碳材料是指以生物质为原料，通过特定的工艺方法制备得到的碳材料。
生物质包括农作物废弃物、林木废弃物、城市垃圾等，利用这些物质进行碳材料的制备不仅可解决环境问题，而且对开发绿色、可再生的新能源具有深远的意义。
本文旨在全面分析生物质基碳材料的制备过程以及其在环境与能源领域的具体应用。
二、生物质基碳材料的制备方法（一）热解法热解法是生物质基碳材料的主要制备方法之一。
将生物质材料在高温、无氧或低氧条件下进行热解，得到碳材料。
这种方法简单易行，且碳产率高。
（二）化学活化法化学活化法是通过化学试剂与生物质材料进行反应，再经过高温处理得到碳材料的方法。
这种方法可以调节碳材料的孔隙结构和表面性质。
（三）气相沉积法气相沉积法是在特定条件下，通过气相中的有机物分解并沉积在基体上，形成碳材料的方法。
这种方法可以制备出具有特定结构和性能的碳材料。
三、生物质基碳材料的性质与特点（一）多孔性生物质基碳材料具有丰富的孔隙结构，包括微孔、介孔和大孔等，有利于吸附和分离环境中的有害物质。
（二）高比表面积生物质基碳材料具有较高的比表面积，能够提供更多的反应活性位点，提高其在催化、吸附等反应中的效率。
（三）良好的导电性经过适当的处理，生物质基碳材料具有良好的导电性，可应用于电化学储能器件和电极材料等领域。
四、生物质基碳材料在环境与能源领域的应用（一）环境治理方面的应用生物质基碳材料因其多孔性和高比表面积的特点，常被用于吸附和分离环境中的有害物质，如重金属离子、有机污染物等。
此外，还可用于制备催化剂及其载体，提高污染物的降解效率。
多孔生物炭制备
多孔生物炭制备以多孔生物炭制备为标题，我们将探讨多孔生物炭的制备方法以及其在环境保护和农业领域的应用。
一、多孔生物炭的制备方法多孔生物炭是一种由生物质经过热解和炭化而制得的炭材料。
其制备方法主要包括以下几个步骤：1. 原料选择：多孔生物炭的制备原料可以是各种生物质，如木材、秸秆、植物残渣等。
选择适合的原料对于制备高质量的多孔生物炭至关重要。
2. 碳化热解：将生物质原料加热至高温，使其热解产生固体炭和气体产物。
在热解过程中，通过调节温度和保持适当的气氛，可以控制炭化过程中的物理和化学性质，从而获得所需的多孔结构。
3. 活化处理：在碳化热解后，可以通过活化处理进一步增加多孔结构。
活化处理可以使用化学方法或物理方法进行，如碱活化、酸活化、水蒸气活化等。
这些活化方法能够增加生物炭的比表面积和孔径分布，提高其吸附性能和催化活性。
4. 粉碎和筛分：经过碳化热解和活化处理后的多孔生物炭需要进行粉碎和筛分，以获得所需的颗粒尺寸和均匀性。
二、多孔生物炭的应用多孔生物炭具有很多优良的性质，因此在环境保护和农业领域有着广泛的应用。
1. 环境污染治理：多孔生物炭具有良好的吸附性能，能够吸附和去除水中的有机物、重金属和有害气体。
因此，它被广泛应用于废水处理、大气污染治理等领域。
同时，多孔生物炭还能够改善土壤的保水性和通透性，减少土壤中的有害物质含量，用于土壤修复和污染物的吸附。
2. 农业改良：多孔生物炭具有优良的保水性和吸附性能，可以改善土壤的肥力和水分保持能力。
同时，多孔生物炭中的孔隙结构有利于土壤微生物的生长和根系的伸展。
因此，多孔生物炭可用作土壤改良剂，提高农作物产量和土壤质量。
3. 能源利用：多孔生物炭是一种可再生能源，具有高热值和低排放的特点。
可以作为生物质能源的替代品，用于发电、供热等领域。
同时，多孔生物炭还可以用于制备电池材料和电容器材料，具有很大的应用潜力。
总结：多孔生物炭的制备方法包括原料选择、碳化热解、活化处理、粉碎和筛分等步骤。
生物质碳基材料的制备及其在超级电容器中的应用
Ｈ２ Ｏꎬ然后 Ｃ 再与 Ｈ２ Ｏ 在高温发生反应生成 ＣＯ２ ꎬ紧
接着 Ｋ２ Ｏ 与 ＣＯ２ 生成 Ｋ２ ＣＯ３ 以除去碳原子而产生孔
隙结构 [６] ꎮ 酸活化法常用的活化剂为磷酸ꎬ其作为
活化剂相对于 ＫＯＨ 活化法所需的温度较低ꎬ并且可
２ 影响碳基超级电容器电容性能的因素
６００ ~ １ ２００℃ 之间ꎬ耗能较大ꎬ此外该过程得到的孔
２. １ 比表面积
过加入活化剂与碳材料发生化学反应以获得较为发
通常来说ꎬ具有较大比表面积的碳基材料具有较
大的容量ꎮ 臧锐
[３]
分别以平菇和真菌木耳为碳源ꎬ
用氢氧化钾溶液进行活化制备出的活性炭比表面积
分别为 １ ５５３ ｍ ｇ
Ｘｕ Ｙａｎｂｉｎ Ｊｉａｎｇ Ｗｅｉ Ｘｕ Ｑｉａｎｇ
( Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＳｃｉｅｎｃｅꎬＬｕｄｏｎｇ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｄｏｎｇ Ｙａｎｔａｉ ２６４０２５)
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓꎬ ｂｉｏｍａｓｓ ｃａｒｂｏｎ － ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｔｈｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｄｕｅ ｔｏ
ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｉｎ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ｈａｖｅ ａｌｓｏ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｂｉｏｍａｓｓ ｃａｒｂｏｎ － ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
１ 概述
超级电容器是由电极、电极液和隔膜构成ꎬ是近
生物质活性炭制备与应用实验方案
1. 刚果红标准曲线的绘制： （1）取0.2g刚果红于1000ml容量瓶中，加入蒸馏水 至标准线，得出200mg/l的刚果红标液，储藏（注意，两 支1000ml容量瓶都要配置，否则不够用）； （2）配置不同浓度的刚果红溶液100ml，配置比例如 表：
四．梧桐树皮活性炭对刚果红 的吸附性能
配置图表
二．活性炭的制备
原料采集
浸渍
碳化
活化
洗涤
粉碎过筛
干燥Βιβλιοθήκη 二．活性炭的制备1、原料采集
本次实验将使用园林废弃物梧桐树皮作为原材料制取活性炭， 其优点主要是因为树皮结构中有占干重35%的纤维素、10%左 右的聚戊糖，还含有一些醛、酮、醇、酯等成分，如单宁、聚 酚酸、乳糖醛酸等，这些物质及成分对吸附重金属离子及部分 阳离子型有机物有很大作用，同时来源广泛，成本低廉，又可 以废物利用，可以为制备活性炭的原料选择提供新的参考。
三．梧桐树皮活性炭的表征
实验步骤
1. 称取经粉碎至71 μm的干燥试样0. 5 g ，粉状炭需作补充研磨， 以满足71 μm以下要求，放入干燥的100 mL碘量瓶中，准确 加入(盐酸10. 0 mL，使试样湿润，放在电炉上加热至沸，微 沸(30士2) s，冷却至室温后，加入50. 0 mL的0.1 mol/L碘标 准溶液。立即塞好瓶盖，在振荡机上振荡15 min，迅速过滤 到干燥烧杯中。 2. 用移液管吸取10. 0 mL滤液，放人250 mL碘量瓶中，加入 100 mL水，用0. 1 mol/L硫代硫酸钠标准溶液进行滴定，在溶 液呈淡黄色时，加2 mL淀粉指示液，继续滴定使溶液变成无 色，记录下使用的硫代硫酸钠体积。
二．活性炭的制备
4、实验步骤
3. 制得的活性炭样自然冷却至室温后，研磨至30~40目左右， 用10%盐酸酸洗，再水洗至接近中性后过滤，最后干燥即得 梧桐树皮活性炭样品--2中的样品分别装袋密封标记A1、A2、 A3、A4、A5;B1、B2、B3、B4、B5;C1、C2、C3、C4、C5； 4. 活性炭的产率计算：所得活性炭的质量/树皮粉的质量
生物质炭化技术的研究及其应用
生物质炭化技术的研究及其应用随着全球能源需求的不断增长，化石能源的资源缺乏和环境污染问题越来越严重，生物质能源成为了更加重要的研究热点之一。
生物质炭化技术作为其中的一项关键技术，其研究与应用备受关注。
本文将从生物质炭化技术的基本原理、研究及其应用方面进行讨论，旨在探究其对于生物质能源的发展和可持续发展的作用。
一、生物质炭化技术的基本原理生物质炭化技术，也称作生物质热解技术，是通过高温无氧或少氧条件下，将固态生物质材料进行加热分解，生成固体炭和气体等热解产品的一种技术。
在此过程中，大量的焦油、酚等化合物被气化蒸馏出来，产生高价值的燃料气体。
同时，将分解后的固体生物质进行压缩成高密度的生物质炭，不仅增加了生物质富含的有机质的热值，还可以作为一种高效、环保的固体燃料用于取暖、发电等多种用途。
二、生物质炭化技术的研究现状目前，生物质炭化技术的研究重点主要针对技术改进以及生物质炭化产物的分离、提纯等方面。
其中，技术改进为主要研究方向，包括炭化温度、炭化时间、保温时间、反应气氛调控等方面的优化研究。
生物质炭化技术的研究与应用主要有以下几种类型：1.传统固体两相炭化技术。
该技术主要将固态生物质材料高温炼炭，生成赤土、固态炭和液态炭等多种炭化产品。
该技术的优点在于工艺简单，易于实施，但是其仅可以获得固态炭，无法进行分离提纯等后续加工。
2.旋转式材料接触炭化技术。
该技术可以实现“一步到位”生物质炭化和气化，获得生物质炭和燃料气体等多种热解产物。
与传统固体两相炭化技术相比，该技术可以快速得到高品质生物质炭和燃料气体，但是其可控性和经济性存在一定难度。
3.热泵炭化技术。
该技术利用热泵技术，通过实现生物质材料和热载体的接触，将生物质热能转化为燃料气体和生物质炭。
该技术得到的生物质炭质量高、收率高、可控性好。
4.旋转床炭化技术。
该技术通过旋转床的转动，使生物质材料在加热的同时进行均匀混合，从而实现了生物质材料炭化的均一性和收率的优化。
《2024年改性生物炭的制备及其在环境修复中的应用》范文
《改性生物炭的制备及其在环境修复中的应用》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，环境修复技术的研究与应用显得尤为重要。
改性生物炭作为一种新型的环境修复材料，因其具有较高的比表面积、丰富的孔隙结构和良好的吸附性能，被广泛应用于重金属离子、有机污染物等环境问题的修复中。
本文将介绍改性生物炭的制备方法、性质及其在环境修复中的应用。
二、改性生物炭的制备改性生物炭的制备主要包括原料选择、炭化、活化及表面改性等步骤。
1. 原料选择改性生物炭的原料来源广泛，如农业废弃物、林业剩余物等。
选择原料时，需考虑原料的碳含量、灰分、挥发分等性质，以及原料的获取成本和环保性。
2. 炭化将选定的原料进行炭化处理，即在无氧或限氧条件下，通过热解使原料转化为生物炭。
炭化温度、时间和气氛等参数会影响生物炭的性质。
3. 活化活化是提高生物炭比表面积和孔隙结构的重要步骤。
常用的活化方法包括化学活化、物理活化等。
化学活化是利用化学药品与生物炭进行反应，扩大其孔隙结构；物理活化则是通过物理手段，如CO2活化、水蒸气活化等，增加生物炭的比表面积。
4. 表面改性表面改性是利用物理或化学方法对生物炭表面进行改性，以提高其吸附性能和化学稳定性。
常用的表面改性方法包括负载金属氧化物、酸碱处理等。
三、改性生物炭的性质改性生物炭具有较高的比表面积、丰富的孔隙结构、良好的吸附性能和化学稳定性。
其表面富含大量的羟基、羧基等官能团，有利于与重金属离子、有机污染物等发生作用，从而实现环境修复。
四、改性生物炭在环境修复中的应用1. 重金属离子修复改性生物炭具有较高的吸附性能，能够有效地吸附水中的重金属离子，如铅、汞、镉等。
通过改性生物炭的吸附作用，降低水中重金属离子的浓度，达到修复环境污染的目的。
2. 有机污染物修复改性生物炭对有机污染物也具有良好的吸附性能，如多环芳烃、农药等。
通过改性生物炭的吸附作用，降低土壤和水体中有机污染物的含量，改善环境质量。
生物炭的制备方法
生物炭的制备方法生物炭，也被称为生物质炭，是一种由生物质材料经过热解过程制成的碳质材料。
生物炭具有多孔性、高比表面积和高吸附能力，使其被广泛应用于土壤改良、污水处理、气候变化缓解等领域。
下面将介绍生物炭的制备方法。
1.原料选择：生物炭的原料可以包括各种植物废弃物，如秸秆、木屑、稻草等。
选择原料时要考虑炭化率高、固定碳含量高、灰分和水分含量低的植物材料。
2.粉碎处理：将原料进行粉碎处理，以获得与所需颗粒大小相匹配的原料颗粒。
可以使用颚式破碎机或锤式破碎机等设备进行粉碎。
3.干燥处理：将原料颗粒进行干燥处理，以降低水分含量。
可以使用热风干燥机或自然晾晒等方法进行干燥。
4.炭化过程：将干燥的原料颗粒进行炭化处理，以转化为生物炭。
炭化过程可以采用传统的炭化炉或现代的氧气限制炭化炉等设备。
在炭化过程中，需要控制炭化温度和炭化时间，以确保生物质充分炭化，同时避免过度炭化。
5.除杂处理：将经过炭化的生物炭进行除杂处理，以去除杂质和未炭化的颗粒。
可以使用筛分或风力除尘等方法进行除杂处理。
6.洗涤处理：将除杂后的生物炭进行洗涤处理，以去除其中的灰分和水溶性物质。
洗涤可以使用水或碱性溶液进行，通过搅拌和过滤等操作将杂质洗去。
7.干燥处理：将洗涤后的生物炭进行再次干燥处理，以去除其中的水分，以提高其储存稳定性和质量。
8.粉碎处理：将干燥的生物炭进行粉碎处理，以获得所需的颗粒大小。
可以使用球磨机或高速风力研磨机等设备进行粉碎处理。
9.包装和储存：将粉碎后的生物炭进行包装和储存，以便以后的使用。
值得注意的是，上述的生物炭制备方法是一种较为传统的制备方法。
随着科技的进步，现代技术也可以用于生物炭的制备，例如微波辅助炭化、流化床炭化、超临界流体炭化等方法，这些方法可以提高生物炭的制备效率和质量。
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生物质炭材料的制备及用作电极材料的
应用研究
摘要：生物质炭材料作为重要的电极材料在电化学方面有较为广泛的应用。
生物质材料是价廉易得的可再生资源，为炭材料的制备提供了丰富的碳源。
综述了生物质炭材料所具有的性质特点、制备方法以及生物质炭材料用作电极材料在电化学应用领域的研究进展。
当生物质炭用作锂离子电池负极材料时，所表现出比容量大、循环性能好和首次充放电效率高的特点；当生物质炭材料用作超级电容器时，电化学性能中比电容的数值稳定几乎不变，并且具有良好的循环稳定性、良好的电容性能和高比电容的电化学性能。
以生物质为碳源的材料可以在锂离子电池和超级电容器中有广泛的应用。
关键词：生物质；电极材料；炭材料；活化
1 引言
随着混合电动汽车，医疗设备，便携式电气设备等能源储存装置进一步发展
的快速发展，迫切需要找到一种可持续和可再生能源。
近些年，人们逐渐把目光
从化石能源转移到新能源上[1]。
对于新能源的开发和利用，关键之处在于找到合
适的能量储存装置。
生物质炭材料用作电极材料是适合经济发展的清洁能源，炭材料是人们生活
中的必需品，也是非常重要的工业原料[2]。
生活中的草、木材、玉米秆、其他农
作物或农作物废弃物等植物原料在惰性气氛中加热处理炭化而制成的炭材料称为
生物质炭，目前，选用生物质炭材料作为高性能电极材料，是电极活性材料最有
希望的生物质前体之一。
2 生物质炭材料的制备方法
2.1 高温炭化
炭化就是指把含炭生物质在隔绝空气以及在惰性气体（一般用N
2
或者Ar）保护的条件下进行高温热解，在实验器材管式炉中进行实验。
根据相关的文章数据显示，一般炭化温度通常在1000℃ 以下进行。
根据含炭物质进行热解时发生的化学反应，生物质炭化过程一般可以分为以下3个阶段，即：① 低于400℃；② 400-700℃；③ 700-1000 ℃。
生物质材料经炭化之后称为炭化料，由于缺乏多层丰富的孔隙结构，比表面积比较小，因此它的吸附性能较差，所以还需进行物理或者化学活化处理，用来调节炭材料的微观孔结构及它的应用性能[6]。
2.2 活化
生物质炭材料仅仅通过高温炭化处理，所获得的炭材料孔隙结构并不是很发达，微观形貌特征在高分辨率扫描电子显微镜下所显示的也并不是很理想，并且比表面积也很小，它的应用范围会比较窄，所体现的性能也比较差。
因此生物质炭材料在高温处理之前，需要进行活化处理，活化的目的是改变生物质炭材料的内部微观结构、改善孔隙结构形状与大小、和改变形貌特征，从而改善其吸附等性能。
在高温处理之前，在生物质原料中加入影响其热分解过程的化学药品，通过水热法处理，使其化学药品腐蚀生物质源，以此到达活化的目的，图1为化学活
化法的一般工艺流程。
一般常用的化学活化剂是KOH、NaOH、ZnCl
2、CaCl
2
等等，
而其应用较多的是KOH与ZnCl
2
[3]。
图1 化学活化法制备活性炭材料工艺流程图
3 生物质炭材料用作电极材料的研究
生物质活性炭材料拥有不同微观形貌特征，并且拥有丰富多层的孔隙结构在新能源储电装置中使电解液得到较高的利用，也缩短了离子扩散的距离，所以其在电化学方面有较多的应用，可作为锂电池或超级电容器的电极材料。
3.1 用作锂电池电极材料
有关生物质炭用作锂离子电池负极材料的研究主要是开发有价值的无定形炭材料，并采用各种手段对其表面进行改性，朝着更高的比容量、循环性能和首次充放电效率以及低成本方向发展，生物质炭材料是较早用于锂离子电池负极的材料。
生物质炭材料不仅易与有机物溶剂反应，而且用作锂电池负极材料具有良好的循环性能。
生物质基炭材料成本低、来源广泛，作为电池的负极材料逐渐成为研究热点。
图2 豆渣作碳源不同温度下的活性炭SEM和TEM
图2是用豆渣作为碳源经炭化、活化后制得而成豆渣活性炭的扫描电镜图，
a和b图分别是700℃和900℃炭化温度下的扫描电镜图（分别记为BDC-700，BDC-900）[2]。
从图a和b中可以看出样品的表面形貌差别不大，并且活性炭的结构更细碎，粒径更小，孔结构更丰富，这是由于更高的温度下材料的石墨化趋势更明显。
图3 (a) BDC-700和(b) BDC-900的恒电流充放电曲线
图 3 是样品在0.1 C倍率下的恒电流充放电曲线。
在第一个循环中，BDC-700和900的放电容量分别为823和886 g-1，充电容量分别为395和445mAh g-1，
对应的库伦效率分别为48.0%和50.2%。
随着热解温度升高，材料的孔隙增加，储锂效果提高，材料的可逆容量提高[4-5]。
但是，另一方面石墨化炭的数量增加，石墨化炭的储锂效果比无定形炭差，导致容量衰退。
3.2 用作超级电容器电极材料
图4 (a) 循坏伏安曲线和 (b) 恒电流充放电曲线
图4a和b是以坚果壳通过高温热解炭化法制备的生物质炭样品超级电容器电极进行的电化学测试——循环伏安曲线。
此循环伏安曲线3个超级电容器电极样品所呈现的形状均类似于矩形形状，理想中的双电层超级电容器循环伏安曲线是呈现矩形形状，越接近矩形的循环伏安曲线，说明样品材料电极性能比较好。
图4a所示中，样品MNCSA的性能是最好的。
图4b是3个超级电容器样品在1A/g 下测试的恒电流充放电曲线。
超级电容器的质量比容量是根据放电曲线所对应的的时间确定的，从图中可知，MNSCA的质量比容量是最大的，达到了大约300F/g。
图5 样品MNSC, MNSCB and MNSCA交流阻抗谱
图5显示了MNSC，MNSCB和MNSCA在开路电位下、频率范围为0.01Hz至0.1MHz的电化学阻抗谱（EIS）。
可以看出，三个电极的整个EIS在高频区域出现半圆形，在低频区域出现几乎垂直的斜率。
MNSCB和MNSCA（近1Ω）的小半圆直径小于MNSC（近5Ω），表明由于电极材料的高导电性导致良好的离子导电
性。
在低频区域，由于电解质离子在孔底部的积聚而获得直线。
结果表明，MNSCB和MNSCA电极材料在活性炭多孔结构内部具有较低的离子电阻。
4 结论
生物质炭活性材料制备工艺流程比较简单，整个工艺过程几乎没有污染环境的污染物产生，并且可以利用生活中廉价易得的可再生植物资源甚至是废弃植物资源作为碳前驱体的原材料。
生物质炭材料的制备工艺流程主要有炭化和活化两个流程。
制备过程决定生物质炭材料的物理化学性质，影响到炭材料的电化学性能。
用作电极材料应用方面，以活性炭材料作超级电容器和锂电池的电极材料具有较低的内阻、较好的充放电倍率特性以及良好的稳定性，与炭材料的孔结构密切相关，因此改善制备工艺仍然是提高炭材料电化学性能的重要途径。
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