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以天然可再生的生物质为原料制备炭材料,不仅可减少人类对化石能源的需求,还可缓解因焚烧生物质而引起的环境污染问题。本文以核桃壳和柚皮为前躯体,在稀硫酸的催化作用下,采用一步水热炭化的方法制备水热炭,并考察其对六价铬的吸附性能;采用KOH活化水热炭制备多孔炭,并研究其在超级电容器中的电化学性能。主要内容如下:(1)核桃壳水热炭和柚皮水热炭的最合适的制备条件为分别在180℃、190℃下水热12h,此时水热炭收率分别为50.69%、50.13%,碳含量分别为66.26%、60.22%;比表面积分别为21m2/g、79 m2/g,孔径主要分布在2~24nm之间,是典型的介孔材料;水热炭主要由粒径大小不一的炭微球组成,表面有很多含氧官能团。(2)水热炭在吸附六价铬的过程中受pH影响较大,酸性条件下效果较好;随水热炭加入量增加,吸附率增加,吸附量先增加后减小;随六价铬浓度升高,吸附量逐渐增加,吸附率先增加后减小;吸附平衡时,核桃壳水热炭和柚皮水热炭对六价铬的吸附率分别为98.32%、99.03%;吸附动力学和等温吸附数据研究结果表明,水热炭的吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich模型。(3)随碱碳比、活化温度的增加,多孔炭的比表面积和总孔容先增加后减小,中孔率逐渐增加;同常规热解炭化活化制备的炭材料相比,核桃壳多孔炭和柚皮多孔炭的的比表面积分别增加了13.62%、16.79%,总孔容分别增加了14.37%、11.43%;多孔炭均由许多表面光滑的炭微球和不规则的块状结构组成;其形成分为低温“汽化”和高温“活化”两个阶段。(4)核桃壳多孔炭和柚皮多孔炭作为电极材料,在3mol/L KOH电解液中具有良好的电容特性,质量比电容最大分别可达284F/g、260F/g,同常规热解炭化活化制备的炭材料相比,质量比电容分别增大了36.54%、20.37%。