【摘 要】
：
为了满足现代社会对能量储存不断增长的需求,开发一种高效储能装置是目前亟待解决的课题。超级电容器由于其高的功率密度、快速的充放电、长的循环寿命等优点受到广泛地关注。生物质都具有千万年演化而来的天然多孔结构,足以保证其养分、水分的高效传输以维持自身生长需要。利用生物质为前驱体,开发具有天然孔隙的生物炭材料,组装具有高能量密度的超级电容器具有十分重要的意义。本文以碱蓬、洋葱皮为前驱体,结合它们的天然特性
【基金项目】
：
山西省自然科学基金项目（编号:201901D111083）； 中国国家重点研发计划项目（编号:2017YFE0129200）；
论文部分内容阅读
为了满足现代社会对能量储存不断增长的需求,开发一种高效储能装置是目前亟待解决的课题。超级电容器由于其高的功率密度、快速的充放电、长的循环寿命等优点受到广泛地关注。生物质都具有千万年演化而来的天然多孔结构,足以保证其养分、水分的高效传输以维持自身生长需要。利用生物质为前驱体,开发具有天然孔隙的生物炭材料,组装具有高能量密度的超级电容器具有十分重要的意义。本文以碱蓬、洋葱皮为前驱体,结合它们的天然特性,采用针对性的合成策略定向改善生物炭材料的孔隙特征和表面性质,从而获得更佳的超级电容器性能。论文可分为以下两部分:（1）提出了一种温和、可循环的“选择性”原位活化策略制备具有多杂原子掺杂和天然孔隙的电活性生物炭材料。首先利用无水乙醇提取生物质碱蓬（SGB）中叶绿素的同时原位拓宽孔隙,再用Na Cl晶体填充/支撑碱蓬（SGB）孔隙,通过碳化转化为生物炭材料。所得生物炭材料SGB-700具有较高的比表面积(684 m~2 g-1)以及丰富的N、O、S和Cl杂原子掺杂。在1.0 M H2SO4电解液中,其显示出638 F g-1(93μF cm-2)的质量比电容。组装的对称超级电容器具有高质量比电容(在0.5 A g-1时515 F g-1)、优异的倍率特性(20.0 A g-1时保持76.1%)、长久的循环稳定性（12,000次循环后保持107.1%）以及高的能量密度(164.0 W kg-1时30.2 Wh kg-1)。（2）一种具有同步活化和填充支撑作用的双功能模板一步制备具有中空内腔和表面介观孔道的生物炭纳米笼。利用乙酸镁在热解过程中产生的CO2和水蒸气在生物炭层内形成介观孔道（2-7 nm）,同时生成纳米Mg O支撑形成中空的内腔作为电解质储存池以缩短离子传输距离;生物质自身所含的N、O、S杂原子改善润湿性和导电性,并产生法拉第活性位。样品BNC-700在1.0 M H2SO4中实现了高质量比电容478.2 F g-1和优异的倍率特性(20.0 A g-1时保持72.8%)。在以具有更高理论电压窗口的1.0 M Mg（Ac）2为电解液的对称超级电容器中,实现了1.7 V的高电压窗口,在功率密度为164.0 W kg-1时,能量密度可达37.4 Wh kg-1。同时兼具优异的循环稳定性（15,000次循环后保持99.5%）和实用性。
其他文献
水是人类生存和发展不可或缺的资源,但由于我国淡水资源短缺问题比较严重,在区域和时间的分配上呈“南多北少,东多西少、春夏多秋冬少”的特点。为了有效解决我国水资源越来越严重的供需矛盾问题,一系列跨流域的长距离调水工程应运而生。管路发生事故停泵、阀门快速关闭等情况时,产生的停泵或关阀水锤易导致输水管路的严重故障。为防止长距离重力流输水工程水锤发生,减少水锤危害。以山西省引黄入晋工程某段为例,建立了水力瞬
在经济高速发展且资源短缺的今天,各种稀有资源的回收利用相当重要。近些年来,碘、铯的需求量逐年增加,是重要的战略资源,在国际市场上均属于紧俏物资且价格昂贵。碘可用于制备催化剂、动物饲料、制药等;铯作为稀有碱金属常应用于航空、医药、能源、化学等方面。盐湖资源中含有较为丰富且未被高效利用的碘、铯资源,因此盐湖卤水中碘、铯资源的高效分离对解决资源短缺问题十分关键。电控离子交换技术（Electrochemi
地下水与人类的生活息息相关。地下水一旦遭到污染,会对自然环境带来较大危害。岩溶水资源是地下水资源的重要组成部分,在我国城市供水中占有重要地位。山西省是我国岩溶地下水分布面积最广的北方省份,然而,近些年来,山西省众多岩溶泉域内水环境状况发生了巨大改变,各种问题日益突出。龙子祠泉是山西省19处岩溶大泉之一,是临汾市的重要水源地。近几十年来,由于泉域内水体质量呈下降趋势,在一定程度上影响了泉域内的居民生
近几十年来,化石燃料燃烧、化肥使用和畜牧业发展等人类活动使得大气氮沉降量持续增加,导致土壤酸化、养分流失、水体污染等一系列环境问题,从而制约了陆地生态系统的碳氮循环等重要生态功能;煤矿开采活动对生态环境和土地资源造成了极大破坏,而复垦过程中采用的工程措施进一步导致了土壤有机质含量低、结构性差、微生物活性低等问题。生物炭具有比表面积大、孔隙结构发达、表面官能团丰富、吸附能力强等特性,可以有效改善土壤
由于在制药、医疗等行业中抗生素的过度使用,我国正面临着严重的环境抗生素污染。长期滥用抗生素的直接后果就是污染土壤、水源、食物,甚至产生耐药基因,对人类健康和生态系统造成长期且不可逆的损害。本研究采用绿茶合成纳米零价铁/铜（GT-nZVI/Cu）活化过硫酸盐（PS）增强电动力学（EK）修复磺胺甲恶唑（SMX）污染土壤。研究了阳极电解液类型、PS浓度和电压梯度对SMX降解的影响。评价了SMX污染土壤的
单原子催化剂在电化学CO2还原反应中具有原子利用率高、稳定性好、催化活性优良等优点,具有广泛的应用前景。过渡金属催化剂的开发相较于贵金属会有效降低催化剂制备成本,其中以Fe、Co、Ni为代表的单原子催化剂在CO2电还原转化为CO反应中具有良好的催化性能,但是存在单原子易团聚、分散不均匀的现象,因此金属载体的合理设计尤为关键,需要其具有良好的稳定性以及优异的孔结构,而中空多孔碳球可以很好满足上述条件
在“双碳”目标的时代背景下,全球能源绿色低碳转型已势不可挡。新能源的开发利用是我国实现深度脱碳的重要战略举措,对于推动我国能源变革和高质量发展意义重大。微电网作为新型电力系统的重要组成,是分布式新能源发电就地高效消纳的重要途径,也是对大电网的有力补充和支撑,是促进新能源产业发展的重要途径和关键技术。三电平逆变器因其开关损耗小、转换效率高和易于扩展增容的特点,成为微电网核心接口装备,可在并网/离网（
硫酸盐和硝酸盐是水体中常见的无机阴离子污染物,浓度过高会对自然环境和人类健康产生潜在的危害作用。去除水中硫酸盐和硝酸盐的方法主要有膜过滤法、离子交换法、化学法、生物法、电渗析法和吸附法。其中,活性炭（Activated Carbon,AC）吸附由于具有选择性、操作简单、经济环保等特点,已广泛应用于废水处理,但是AC制备成本较高。而生物质材料是农林业等产生的废弃物,含有天然高分子如木质素、纤维素等,
随着工业化和经济的快速发展,全球都面临着严重的水污染危机。印染废水作为最常见水污染来源,毒性较强,成分复杂,危害生物体且降解难度大,因此急需寻找一种绿色有效的处理方法。目前在处理染料污染物方面具有环保和无污染等优势的光催化技术受到了广泛关注,在众多半导体光催化材料中,金属半导体硫化物如二硫化锡具有带隙较窄、光电性能优异和制备成本低廉等优势,在光催化降解各种有机污染物方面具有潜在的应用前景。然而单一
以材料为TC4楔形螺纹紧固件为研究对象，采用了控制变量的方法开展楔形螺纹丝锥的设计优化制造。结合丝锥的工作原理，加工的优缺点，从丝锥的结构特点、丝锥材料、丝锥涂层3个方面进行分析验证，设计出适用于楔形螺纹紧固件的加工的螺纹丝锥。确定了丝锥结构参数，对楔形螺纹丝锥的实际生产应用具有较高的借鉴价值。