以松針為初始原料,通過低溫水熱-高溫碳化（活化）法,制備了兩種松針基生物碳（PN和APN）,在此基礎(chǔ)上以自制生物炭為主要原料制備了生物碳基電吸附電極。通過SEM、拉曼光譜儀、XRD儀、比表面積和孔徑分析儀以及電化學(xué)工作站對材料的形貌、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進行表征,并考察了電吸附電極對堿/堿土金屬離子的電吸附行為。結(jié)果表明,經(jīng)活化得到的生物碳（APN）具有較大的比表面積(1 545 m²·g^-1)和更為發(fā)達的孔道結(jié)構(gòu),作為電吸附電極,其電化學(xué)性能良好（電容高）。吸附性能研究表明,在初始濃度相同的情況下,電極對離子的歸一化吸附容量順序為:Sr²⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>Cs⁺>Rb⁺>K⁺>Na⁺>Li⁺。吸附電壓越高,電極的吸附容量越大。離子初始濃度越大,吸附容量也越大。循環(huán)結(jié)果表明,生物碳基電吸附電極的循環(huán)使用性能良好。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報. 2020,34(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

(a,b)PN和(c,d)APN的SEM圖

圖2a中PN和APN的XRD曲線在23°和45°處出現(xiàn)兩處較寬的衍射峰,分別對應(yīng)特征碳的(002)和(100)晶面衍射峰,衍射峰較寬,表明所制備的生物質(zhì)碳材料為無定型結(jié)構(gòu),但具有一定的石墨化程度[12]。PN和APN的拉曼光譜中存在兩個比較顯著的峰(圖2b),即G峰和D峰,D峰表明生物質(zhì)碳材料中存在無定型碳結(jié)構(gòu),G峰表明碳材料具有一定的石墨化結(jié)構(gòu)[13-14]。D峰和G峰的峰強度比(ID/IG)越小,說明制備的碳材料石墨化程度越高,PN的ID/IG為0.997,APN的ID/IG為0.916,這說明APN具有較高的石墨化程度。圖3為材料的比表面及孔徑分析結(jié)果,可以看出,APN的比表面積(1 545 m2·g-1)和孔體積(0.791 cm3·g-1)遠大于PN,與SEM結(jié)果相對應(yīng)。根據(jù)IUPAC的分類,圖3a中APN的N2吸附-脫附等溫線為Ⅰ型[12]。當(dāng)相對壓力P/P0<0.05時,等溫線急劇上升,這是由于APN中微孔被N2填充,說明APN的內(nèi)部孔道主要以微孔結(jié)構(gòu)為主,這在圖3b孔徑分布的數(shù)據(jù)中得到直接體現(xiàn)。

圖3為材料的比表面及孔徑分析結(jié)果,可以看出,APN的比表面積(1 545 m2·g-1)和孔體積(0.791 cm3·g-1)遠大于PN,與SEM結(jié)果相對應(yīng)。根據(jù)IUPAC的分類,圖3a中APN的N2吸附-脫附等溫線為Ⅰ型[12]。當(dāng)相對壓力P/P0<0.05時,等溫線急劇上升,這是由于APN中微孔被N2填充,說明APN的內(nèi)部孔道主要以微孔結(jié)構(gòu)為主,這在圖3b孔徑分布的數(shù)據(jù)中得到直接體現(xiàn)。1.2 電化學(xué)表征

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3356712