活化氧化竹基多孔活性炭理化结构与电容性能

TK6%S21; 针对当前生物质基多孔活性炭电极材料制备能耗高、性能调控难的瓶颈,提出活化氧化梯级热处理技术,以实现降本提质和探析多孔活性炭理化结构及其性能调控机制.该研究以废弃竹屑为原料,采用KHCO3活化和低温空气氧化制备多孔活性炭,探讨不同活化氧化温度协同作用下多孔活性炭的理化结构和电化学性能.结果表明,相较于600℃活化的多孔活性炭(PAC-600),增加了 350 ℃低温空气氧化工艺后制备的多孔活性炭(PAC-600-350)的比表面积由154.361提升至264.235 m2/g.随着氧化温度由200升高到350 ℃,多孔活性炭氧元素含量增加、表面含氧基团(-C=O-O、-C-OH...

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Published in农业工程学报 Vol. 39; no. 19; pp. 221 - 231
Main Authors 牛文娟, 任鲁娜, 邓继猛, 秦千惠, 宋涛, 钟菲, 邹志东, 王雪梅, 刘念
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 农业农村部水产养殖设施工程重点实验室,华中农业大学工学院,武汉 430070%湖北工程学院化学与材料科学学院,孝感 432000%宜昌市农村能源办公室,宜昌 443000 01.10.2023
Subjects
表面活性
low temperature air oxidation
活性炭
KHCO3活化
electrochemical properties
surface activity
低温空气氧化
activated carbon
电化学性能
pore structure
KHCO3 activation
孔隙结构
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.202307094

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Summary:TK6%S21; 针对当前生物质基多孔活性炭电极材料制备能耗高、性能调控难的瓶颈,提出活化氧化梯级热处理技术,以实现降本提质和探析多孔活性炭理化结构及其性能调控机制.该研究以废弃竹屑为原料,采用KHCO3活化和低温空气氧化制备多孔活性炭,探讨不同活化氧化温度协同作用下多孔活性炭的理化结构和电化学性能.结果表明,相较于600℃活化的多孔活性炭(PAC-600),增加了 350 ℃低温空气氧化工艺后制备的多孔活性炭(PAC-600-350)的比表面积由154.361提升至264.235 m2/g.随着氧化温度由200升高到350 ℃,多孔活性炭氧元素含量增加、表面含氧基团(-C=O-O、-C-OH等)增多,其缺陷程度和润湿性增强.三电极测试中,相较于PAC-600多孔活性炭,经空气氧化的PAC-600-350在电流密度为1A/g时的比电容为215.29 F/g,比电容提高至1.47倍.二电极测试中,在功率密度为215 W/kg时,PAC-600-350对称电容器的能量密度达到9.06 Wh/kg,且在5 A/g电流密度和5000次循环充放电后,PAC-600-350的电容保持率为86.59％,在超级电容器储能方面具备较大的应用潜力,该研究可为农林废弃物高值化利用提供参考.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202307094