不同温度下水稻秸秆多孔生物炭结构与电化学性能

• Published in: 农业工程学报 Vol. 38; no. 2; pp. 231 - 240
• Main Authors: 牛文娟, 邓继猛, 冯雨欣, 钟菲, 李楚仪, 吴可, 曹红亮
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室,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%江西农业大学工学院,南昌 330045 15.01.2022
• Subjects: 温度;秸秆;多孔生物炭;孔隙结构;表面基团;电化学性能
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2022.02.026

TK6%S216.2; 针对一步热解活化技术制备的秸秆多孔生物炭的表面活性位点偏少、孔隙结构不发达和电化学性能欠佳的问题,该研究以水稻秸秆微波磷酸水热炭为前驱体,开展500～900℃下多孔生物炭的制备试验,探讨不同温度下多孔生物炭的结构及电化学性能.结果表明,随着活化温度的升高,水稻秸秆多孔生物炭产率由50.31％降低到33.47％,800℃多孔生物炭的C含量最高,为74.09％.多孔生物炭表面上含有的-OH、C-O-C等含O基团和吡啶氮、吡咯氮、石墨氮和氮的氧化物等含N基团,有利于其在电解质中的润湿性,降低离子转移电阻.随着活化温度的升高,多孔生物炭的碳的无序度和缺陷程度先增加后降低.800℃多孔生物炭的表面缺陷较多,其比表面积为1002.20 m2/g,总孔体积最大为0.79 cm3/g,中孔体积率为45.57％.在三电极的KOH电解质体系下,800℃多孔生物炭电极的比电容最大,倍率性能较好,电阻较小,且其在1 A/g电流密度下的比电容为312.81 F/g.800℃多孔生物炭制备的对称电容器在228 W/kg功率密度下的能量密度达到10.73 W·h/kg,且在10 A/g电流密度和5000次循环充放电后,其比电容保持率为95.82％.