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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1855-1862页

作者：徐杨刘高尚刘成宝郑磊之陈丰钱君超邱永斌孟宪荣陈志刚苏州科技大学江苏省环境功能材料重点实验室江苏苏州215009 苏州科技大学材料科学与工程学院江苏苏州215009 苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心江苏苏州215009 江苏省陶瓷研究所有限公司江苏宜兴214221 苏州市环境科学研究所江苏苏州215007

随着化石燃料的迅速枯竭和一系列环境问题的出现,开发和利用新型电化学储能装置已迫在眉睫,而电极材料的设计、制备和优化是决定超级电容器性能的关键因素。采用水热法将蜀葵秸秆转化为多孔碳基质,并在其上锚定了MnO和Co纳米晶。结果表... 详细信息

随着化石燃料的迅速枯竭和一系列环境问题的出现,开发和利用新型电化学储能装置已迫在眉睫,而电极材料的设计、制备和优化是决定超级电容器性能的关键因素。采用水热法将蜀葵秸秆转化为多孔碳基质,并在其上锚定了MnO和Co纳米晶。结果表明,制备的生物碳具有多孔结构和良好的电子传输特性,而其上的纳米晶MnO-Co则具有高电容。由于独特的纳米碳骨架结构和较大的比表面积(345.9 m^(2)·g^(-1)),MnO-Co纳米晶/多孔碳显示出优异的电化学电容(1 A·g^(-1)时为146 F·g^(-1))和循环稳定性,循环1000次后,比容量仍保持在99.4%。

关键词： MnO-Co纳米晶体能量储存电极材料多孔生物碳

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多孔生物碳的制备及其对染料的吸附-催化性能

多孔生物碳的制备及其对染料的吸附-催化性能

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作者：李林东浙江理工大学

学位级别：硕士

工业固废资源的高质化利用以及工业污水的净化处理是社会经济生态绿色发展的重要前沿课题。生物碳具有原料来源广泛、价格低廉且性能优良、耐腐蚀等优点,作为一类理想的吸附剂材料常常被用于环境净化治理。目前,通过热解得到的生物碳普... 详细信息

工业固废资源的高质化利用以及工业污水的净化处理是社会经济生态绿色发展的重要前沿课题。生物碳具有原料来源广泛、价格低廉且性能优良、耐腐蚀等优点,作为一类理想的吸附剂材料常常被用于环境净化治理。目前,通过热解得到的生物碳普遍存在比表面积低、孔结构不足等问题。针对以上问题,通过研究生物碳制备工艺技术与微观结构及吸附性能之间的内在关联,建立生物碳微观结构控制的基本原理和方法,是实现生物碳在环境治理领域高质化利用的根本途径。本论文以废弃酒糟为原料,将热解和碱活化相结合,制备基于废弃酒糟的多孔生物碳,探讨活化过程中碱/碳浸渍比、保温时间和温度等工艺因素对生物碳微观形貌、孔结构、比表面积、化学结构及表面特性等的影响。以亚甲基蓝为模型污染物,研究了不同工艺条件下所得多孔生物碳对有机染料的吸附行为,探讨了其吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学模型,并探索了多孔生物碳对工业腈纶废水的净化处理效果。在此基础上,利用共沉淀法在多孔生物碳表面原位沉积纳米氧化镍制备氧化镍/多孔碳(NiO-C)复合材料,考察其对有机染料的催化降解性能和循环利用性能,并探究了其催化降解机理。论文具体研究工作包括:(1)多孔生物碳的制备:利用热解和KOH活化法成功制备了高比表面积的多孔生物碳。通过工艺研究发现,浸渍比能提高比表面积,而比表面积随保温时间延长先增加后减少,温度升高孔体积提高但微孔体积有所下降。通过优化后得到最佳的工艺为浸渍比3:1,保温时间为2 h,加热温度为700℃,所得多孔碳比表面积高达2015 m/g,孔体积达到1.08cm/g。结构和表面特性分析发现,所得生物碳为非晶态类石墨相结构,表面带有羟基、羧基带负电荷官能团,为吸附污染物提供了活性位点。(2)多孔生物碳的吸附性能研究:研究了不同制备温度下所得多孔碳对亚甲基蓝(MB)的吸附行为。实验表明,多孔碳对染料具有良好的吸附效果,能在100 min内达到吸附平衡,最大吸附容量为2235 mg/g。吸附机理分析发现,多孔生物碳对MB的吸附行为符合Langmuir和伪二级动力学模型,为单层化学吸附,同时热力学研究证明了吸附过程是吸热过程。此外,研究了多孔碳对腈纶工业废水的净化效果,经处理后水体中的色度和总氮分别降低了98.9%和72.8%,显示了良好的实际应用潜力。(3)氧化镍/多孔碳磁性材料的吸附-催化性能研究:利用共沉淀法制备了氧化镍/多孔碳(NiO-C)复合材料,在表征后观察到氧化镍纳米粒子均匀分散在多孔碳材料表面。通过对比后发现NiO和碳的比例在3:1达到最优的吸附-催化性能。所得NiO-C在较宽的温度(25-45℃)和p H(5-11)范围内均对有机染料具有优异的催化降解能力,对刚果红的降解率可达到94%。同时,NiO-C具有良好的催化循环稳定性,经4次循环后对刚果红的降解率仍保持在87%。通过自由基淬灭实验表明降解过程为非自由基主导降解过程。利用废弃酒糟通过高温煅烧和化学活化的工艺成功制备了具有高比表面积和高孔隙率的多孔生物碳,对有机染料和工业腈纶废水具有优异的吸附去除效果。为实现染料的催化降解,制备得到NiO-C复合材料,可高效快速地,将染料降解成小分子,实现了对染料无害化处理。

关键词：多孔生物碳酒糟高比表面积氧化镍吸附-催化性能

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MnO-Ni/生物碳的制备及其应用于超级电容器

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苏州科技大学学报（自然科学版） 2022年第4期39卷 52-58页

作者：刘高尚刘成宝陈丰钱君超邱永斌孟宪荣陈志刚苏州科技大学材料科学与工程学院江苏苏州215009 江苏省环境功能材料重点实验室江苏苏州215009 江苏高校水处理技术与材料协同创新中心江苏苏州215009 江苏省陶瓷研究所有限公司江苏无锡214221 苏州市环境科学研究所江苏苏州215007

基于能源危机,超级电容器受到了越来越多的关注。其中,设计和制备电极材料可以提高超级电容器的性能。因此,论文采用水热法成功制备MnO-Ni/生物多孔碳复合材料。结果表明,MnO-Ni/生物碳具有大、中和微孔结构,比表面积可达到514.4 m^(2)... 详细信息

基于能源危机,超级电容器受到了越来越多的关注。其中,设计和制备电极材料可以提高超级电容器的性能。因此,论文采用水热法成功制备MnO-Ni/生物多孔碳复合材料。结果表明,MnO-Ni/生物碳具有大、中和微孔结构,比表面积可达到514.4 m^(2)·g^(-1)。在1 A·g^(-1)电流密度下,比电容达到了134.3 F·g^(-1)。MnO-Ni/生物碳复合材料循环1000次后,比容量仍保持在98.3%,显示出优异的电容性能和良好的循环稳定性。

关键词： MnO-Ni 电极材料多孔生物碳超级电容器

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