用于超级电容器的木质纤维素基碳材料的制备及其性能研究

本研究以KOH为活化剂,采用先预碳化再活化和先活化再碳化的2种不同工艺处理方法,制备了不同结构的木质纤维素基碳材料。前一种方法合成的多孔碳材料缺陷丰富、比表面积高达1737 m²/g。受益于其特殊的构效关系,该多孔碳材料作为超级电容器的电极表现出了优异的电化学性能,在0.5 A/g的电流密度下,其比容量达到194 F/g。     

自水解预处理对杨木木素结构及杨木化学热磨机械浆白度的影响

为了探究自水解预处理过程中杨木木素结构的变化和杨木化学热磨机械浆(杨木CTMP浆)白度的影响,本研究对杨木进行自水解预处理,利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振波谱仪(~1H,~(13)C, 2D-HSQC NMR)研究自水解预处理过程中杨木木素结构的变化,将自水解预处理后的杨木进行化学热磨机械法制浆并测定其白度,采用偏最小二乘法建立木素结构变化与浆料白度之间的关系。结果表明,当自水解强度因子(CHF)为73.63时,相比未经自水解预处理的杨木,自水解预处理杨木中的酸不溶木素和酸溶木素含量分别减小了4.59个百分点和1.21个百分点,木素的β-O-4、β-β、β-5和β-1连接键的断裂增多;木素中的G型单元结构变化程度大于S型单元结构,木素中的共轭羰基含量比CHF为2.78时增加了0.037 (个/C_9),木素中的醌式结构含量减小了0.104 (个/C_9),杨木CTMP浆白度最低为14.9%。因此,自水解预处理会影响杨木木素的结构进而使杨木CTMP浆白度降低,其中木素中的共轭羰基对杨木CTMP白度的影响最大。     

熔盐水合物处理对生物质基多孔碳材料电化学性能的影响

本研究以速生杨木边材木片为原料进行自水解预处理,将无机熔盐水合物和自水解预处理后的杨木片（APW）加入盐酸溶液中浸渍,经冷冻干燥、碳化、酸洗、水洗及干燥后得到木质生物质基多孔碳材料。探究了APW的不同无机熔盐水合物活化处理对多孔碳材料物理结构性能的影响,测试了将其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明,在盐酸溶液中,无机熔盐水合物ZnCl₂和 ZnCO₃活化处理均有利于提高木质生物质基多孔碳材料的电化学性能,且前者比后者的作用效果更强,ZnCl₂活化处理制备的木质生物质基多孔碳材料无序结构更多;当用作超级电容器中的电极材料时,活化剂总质量一定,以ZnCl₂和ZnCO₃组合制备的多孔碳材料的电化学性能更具有优势,在0.2 A/g电流密度下,所制备的电极材料质量比容量可达到143.20 F/g;在2.0 A/g电流密度下,其循环5000次的电容保持率为99.90%;另外,在10 mV/s的扫描速率下,其循环伏安曲线保持了良好闭合的近似矩形形状。