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点“废”成“金”!农林废弃物摇身一变成高性能二维碳材料

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记者2月28日从合肥工业大学获悉,该校机械工程学院生物质低碳技术与装备研究所马培勇教授团队,利用农林废弃物成功制备出高性能二维碳材料,该材料在储能方面具有良好的应用前景。相关成果近日发表于国际期刊《先进功能材料》。

研究人员发现,草酸钾在热解过程中首先作为反应物参与生物质热解反应,其分解产物碳酸钾则作为原位模板剂和活化剂。碳酸钾通过活化外层碳结构形成纳米孔,并调节碳材料的厚度和石墨化程度。研究人员还发现,在载气中添加0.2%体积分数的氨气,可以在不破坏超薄二维结构的情况下,实现氮原子掺杂并提高材料比表面积,每克碳材料比表面积达1802平方米。作为钠离子电容器的正极,该材料表现出优异的电化学性能,特别是在0.1—2安培每克电流密度下,其容量保持率高达90.3%。二维多孔结构、高比表面积和丰富的吡啶氮含量,显著增强了离子的传递和储存,优化了载流子的吸附和解吸。

在此研究的基础上,团队利用来源广泛的秸秆等农林废弃物与草酸钾,在氮气氛围下直接共热解,成功制备出比表面积高、孔隙结构发达、碳层厚度可调的超薄二维多孔碳材料,其在电化学储能方面展现出极大潜力。

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