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复合材料学报 2024年

作者：赵宏婷王鹤峰罗居杰贾宜委何艳骄树学峰太原理工大学机械与运载工程学院

日益严重的电磁辐射迫切需要高性能的电磁干扰屏蔽材料。杂原子掺杂的碳材料能够通过电荷密度的重新分布感应产生电偶极子，改善极化损耗和传导损耗，增强电磁屏蔽效能(EMI SE)。以亚甲蓝(MB)为氮、硫及碳源，多壁碳纳米管(MWCNTs)为导... 详细信息

日益严重的电磁辐射迫切需要高性能的电磁干扰屏蔽材料。杂原子掺杂的碳材料能够通过电荷密度的重新分布感应产生电偶极子，改善极化损耗和传导损耗，增强电磁屏蔽效能(EMI SE)。以亚甲蓝(MB)为氮、硫及碳源，多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电骨架及加热层，通过微波炭化制备了N， S共掺杂碳，并与聚偏氟乙烯(PVDF)复合制备了PVDF纳米复合膜。考察了MWCNTs与MB的质量比、复合膜厚度及N， S共掺杂碳填充量对屏蔽性能的影响，由于纳米复合膜具有较好的阻抗匹配性及极化损耗和传导损耗共同作用的电磁干扰屏蔽机制，当MWCNTs和MB的质量比为1:1时制备的复合膜(厚度为0.9 mm，填充量为20 wt.%)在X波段(8.2-12.4 GHz)具有43.21 dB-45.20 dB的屏蔽性能。此时，通过纳米压痕系统在应变率0.05 s-1下测得复合膜的硬度和弹性模量分别为0.25 GPa和3.60 GPa。

关键词： N, S共掺杂电磁屏蔽力学性能微波炭化

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生物质基分级多孔炭的微波辅助高效合成及其电化学性能研究

生物质基分级多孔炭的微波辅助高效合成及其电化学性能研究

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作者：孟宪鑫兰州理工大学

学位级别：硕士

超级电容器的能量密度取决于电极材料的电荷存储能力和电解液的工作电压。开发具有高电荷存储能力的电极材料和高操作电压的电解液是大幅提高水系超级电容器能量密度的关键。目前,多孔炭因其大比表面积、高孔隙率和低成本优势,已成为主... 详细信息

超级电容器的能量密度取决于电极材料的电荷存储能力和电解液的工作电压。开发具有高电荷存储能力的电极材料和高操作电压的电解液是大幅提高水系超级电容器能量密度的关键。目前,多孔炭因其大比表面积、高孔隙率和低成本优势,已成为主流的超级电容器电极材料。以廉价易得且可再生的生物质为原料制备多孔炭电极材料可进一步降低其成本。惰性气氛保护下炭化—活化是制备生物质衍生活性炭的惯用方法,该方法需要在惰性氛围下进行,繁琐且耗时。本论文以生物质为碳源,开发系列微波炭化方法,探讨在大气氛围下数分钟内将生物质转化为具有高比表面的分级多孔炭,同时与课题组开发的酸性及碱性高伏水系电解液配合,在不牺牲循环稳定性和优异倍率性能的同时大幅提高了水系超级电容器的能量密度。(1)以多聚磷酸(PPA)和浓硫酸(CSA)的混合酸为新型复合微波吸收剂,废弃百香果果壳为生物质原料,在环境氛围下微波炭化1～5分钟,成功获得磷掺杂分级多孔炭(PHPC),同时利用开发的三氟乙酸(TFA)电解液来拓展其工作电压。所获得PHPC材料比表面积最高达1858.2 m g,在TFA电解液中可以在-1.0～0.5 V的宽电压窗口内稳定充放电,且在1 A g电流密度下表现出高达297.1F g的比电容。由所制备的PHPC材料和TFA电解液组装的对称超级电容器器件工作电压可达1.5 V,在375 W kg的功率密度下提供高达16.5 Wh kg的能量密度,较使用传统HSO电解液的器件提高近2.5倍。当电流密度从1 A g提高到20 A g时所组装超级电容器器件电容保持率达77.0%,且经30000次充放电循环后电容保持率高达94.9%,显示了其优异的倍率和循环性能。通过采用微波炭化方法和TFA电解液,在降低活性炭电极材料制备成本的同时大幅提高了酸性水系超级电容器的能量密度。(2)以KOH作为微波吸收剂和活化剂,梧桐果实为生物质原料,通过在环境氛围下微波炭化2～4分钟,成功获得富氧分级多孔炭(HPC-W),同时利用开发的胆碱/KOH混合电解液(MAA)拓展水系电解液的工作电压。所制备的HPC-W材料比表面积最高达1523.0 m g,在MAA混合电解液中可以在-1.0～0.3 V的宽电压窗口内稳定充放电,并在1 A g电流密度下表现出318.8 F g的高比电容。由所制备的HPC-W材料和MAA电解液组装的对称超级电容器器件工作电压可达1.3 V,在162.2 W kg的功率密度下提供高达13.0 Wh kg的能量密度,较使用传统KOH电解液的器件提高近1.5倍。当电流密度从0.5 A g提升至20A g时电容保持率高达77.7%,且经30000次充放电循环后电容保持率可达90.6%,显示了其优异的倍率和循环性能。通过采用微波炭化方法和MAA电解液,在降低活性炭电极材料制备成本的同时大幅提高了碱性水系超级电容器的能量密度。(3)以KFe O作为微波吸收剂、活化剂和催化剂,梧桐果实为原料,通过在环境氛围下微波炭化3～4分钟,成功获得半石墨化分级多孔炭(Se G-HPC-W),同时利用课题组开发的胆碱/KOH混合电解液(MAA)拓展水系电解液的工作电压。所制备的Se G-HPC-W材料比表面积最高达1322.2 m g,在MAA混合电解液中可以在-1.0～0.3 V的宽电压窗口内稳定地充放电,并在1 A g电流密度下表现出高达256.7 F g的比电容。由所制备的Se G-HPC-W和MAA电解液组装的对称超级电容器器件工作电压可达1.3 V,在162.1W kg的功率密度下提供近9.2 Wh kg的能量密度,较使用传统KOH电解液的器件提高近1.4倍。当电流密度从0.5 A g提升至20 A g时接近72.8%的初始比电容被保留,且经20000次充放电循环后电容保持率可达86.8%,显示了令人较为满意的倍率和循环性能。

关键词：超级电容器生物质基分级多孔炭微波炭化电解液

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基于响应面法的微波法玉米芯活性炭制备工艺优化

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长江大学学报（自然科学版） 2019年第5期16卷 93-101,I0008页

作者：盛蒂朱兰保贺冉冉周开胜蚌埠学院材料与化学工程学院安徽蚌埠233030 南京师范大学环境学院江苏南京210023

以玉米芯为原料、KOH溶液为活化剂,采用微波炭化制备玉米芯活性炭。先选取微波炭化时间、活化剂浓度、料液比和浸渍时间4个对活性炭吸附性能影响较大的因素进行单因素试验,再以活性炭对亚甲基蓝的去除率为响应值,根据单因素试验结果设计... 详细信息

以玉米芯为原料、KOH溶液为活化剂,采用微波炭化制备玉米芯活性炭。先选取微波炭化时间、活化剂浓度、料液比和浸渍时间4个对活性炭吸附性能影响较大的因素进行单因素试验,再以活性炭对亚甲基蓝的去除率为响应值,根据单因素试验结果设计Box-Benhnken中心组合试验,采用响应面优化法确定了微波法玉米芯活性炭制备的最佳工艺条件,即炭化时间227s、活化剂浓度0.278mol/L、料液比1g∶2.78mL、浸渍时间25h15min。按照此工艺条件制备的玉米芯活性炭具有良好的吸附性能,对亚甲基蓝的实际去除率为98.93%。与传统的化学法制备玉米芯活性炭相比,该工艺具有高效、环保等优点。

关键词：玉米芯生物质活性炭功能材料微波炭化响应面法

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生物质炭的制备及其在能源与环境领域中的应用

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生物质化学工程 2012年第1期46卷 34-38页

作者：李保强刘钧李瑞阳李文东冯玉杰宫金鑫哈尔滨工业大学特种陶瓷研究所黑龙江哈尔滨150001 城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

本文综述了热分解法、微波炭化法以及水热炭化法制备生物质炭材料的研究现状及其存在的问题;并概括了生物质炭在碳燃料电池、生物质炭燃料、污水处理和土壤处理等能源与环境领域应用的研究进展,最后展望了生物质炭的发展前景。

关键词：生物质炭热分解微波炭化水热炭化

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