【摘 要】
：
生物质碳材料,因其具有丰富可再生的前驱体来源以及千变万化的宏微观结构,在实用性储能器件中,一直以来扮演着不可或缺的重要角色。在国家倡导垃圾分类,绿色生活,降低碳排放的宏观布局中,生物质碳材料所具备的变废为宝的环境友好特征,使其相关应用的研究价值得到进一步提升。论文便根据生物质碳材料这两大特性,进行材料制备及储能应用方面的探索,开展了以下工作:1、生物质在高温碳化过程中,由所含微量元素刻蚀作用和官能
【基金项目】
：
国家自然基金; 中国留学基金委员会
论文部分内容阅读
生物质碳材料,因其具有丰富可再生的前驱体来源以及千变万化的宏微观结构,在实用性储能器件中,一直以来扮演着不可或缺的重要角色。在国家倡导垃圾分类,绿色生活,降低碳排放的宏观布局中,生物质碳材料所具备的变废为宝的环境友好特征,使其相关应用的研究价值得到进一步提升。论文便根据生物质碳材料这两大特性,进行材料制备及储能应用方面的探索,开展了以下工作:1、生物质在高温碳化过程中,由所含微量元素刻蚀作用和官能团脱除造成比表面积增大的现象被称为自活化。针对植物代谢生理特性,本工作以蒸腾作用为驱动力将少量亮蓝分子送入白菜维管束内部,叶片一步碳化后即得到具有丰富微孔结构的电极材料。在900℃碳化后的蓝色白菜自活化程度得到增强,相对普通白菜,比表面积由360 m~2/g提升至778 m~2/g,同时超电比容量由138F/g提升至171F/g（扫速2m V/s）。在取得了116.1%的比表面积提升和23.7%的比电容提升的同时,10000次高倍率充放电循环后容量保持率仍高于99%。孔径分布分析显示出,该制备方案特异性地提高了材料中直径介于0.5～0.6nm的微孔含量。相对于传统化学活化,增强自活化方案对材料的微孔容积有较明显的选择性提升。2、在以上增强自活化方案基础上,本工作通过更换活化剂分子,以期获得更优的孔隙结构,提升比表面积的利用率。实验仍以蒸腾作用为动力,将Na2S2O3送入生菜叶片维管束中,在高温下分解为Na2SO4和Na2S5,分别在炉内加热和炉外自放热对材料造成两次活化。900℃下一步碳化所得材料具有1854 m~2/g的最高比表面积,700℃下碳化则在0.5A/g充放电速率下得到249 F/g的最高比电容。根据孔径分析,可推知直径在0.66～0.72nm的微孔对储能有主要贡献。从圆柱孔储能模型进行分析,在KOH超级电容器测试体系中,范德华半径约为0.33nm的水合钾离子作为储能载体不能进入小于该尺寸的微孔。且已有报道指出在一定范围内,微孔储能模型中面积比电容随孔隙增大而锐减。该结论同样解释了上一工作中,提升白菜叶片中小于0.6 nm微孔含量后比电容提升有限的现象。使用蒸腾作用增强自活化方案可以通过更换活化剂种类和控制碳化温度,选择性提高特定尺寸的微孔容积,以此对不同尺寸的狭缝型微孔和储能容量的关系进行研究。3、生物质碳材料无需过度加工即可轻易获得的各类微观形貌,使得它们在以碳元素为模板合成其他材料的应用情境中成为了理想的选择。实验中以棉花、生菜和洋葱为碳模板,在1000℃与Al粉和Ti粉在熔融盐环境下得到了带有前驱体宏观形貌特征的钛碳化铝导电陶瓷（Ti2Al C MAX相）,即扭转带状、二维片状和三维块体。该条件下MAX相的形成是以碳材料为反应基质,钛铝形成合金于多点位同时向内渗透的结果,实验中观察到其中钛元素渗入速率高于铝元素。1000℃下经过Cu Cl2在650℃熔盐法刻蚀后,分别得到了三种不同组合形态的过渡金属二维碳化物（Ti2C MXene）纳米片团簇,氮气吸脱附测试显示出刻蚀后比表面积有50倍左右的提升。这表示1000℃下形成的MAX相团簇未经重排,仍保持生成时的晶粒尺寸和排布方式。将所得材料组成非对称电容器,材料表现出标准的MXene赝电容行为。该研究为MAX相形貌控制、MXene的低成本绿色合成提供了参考。
其他文献
合作行为广泛地存在于现实的生物、社会和经济系统中。合作行为在这些系统的正常运行中起着至关重要的作用。演化博弈论的目的便是理解生物和社会系统中合作行为的涌现与普遍性。更具体地说,其目标是回答自然选择如何有利于代价高昂的、利他的合作行为。在近几十年中,人们通过大量的观察和实验来建模重现这些现象,关心合作行为的诞生与消亡背后的成因,分析其中的相变行为,并试图给予合理的解释。现实世界的系统通常以环境和策略
在能源、化工、环境、建筑等领域,常采用流体均流分布器按需实现流体传输与分配,其作为流动分布枢纽,在流体输配系统中起着“承上启下”的作用。但由于不合理的设计、加工、安装、运行等因素,造成流体均流分布器内部压力分布不平衡,常导致流量不能“按需”分配或流动阻力损失增大,不但会造成系统能耗上升、性能下降,而且存在安全生产风险。因此,解决流动均布与减阻优化问题是提升流体输配系统性能的关键所在。流体均流分布器
母婴分离（Maternal separation,MS）,是指发生在出生后至断乳前年幼个体与母亲的分离。母爱缺失与被剥夺严重影响发育中的婴幼儿神经系统,对青春期大脑成长和发育造成不可逆的损害,显著增加个体在成年后罹患精神疾病的风险。随着经济全球化和城市化步伐加快,劳动力国内、国际迁移导致大量留守儿童的出现。在中国,留守儿童占农村儿童人口比例曾高达37%。世界范围内,留守儿童数量已达数亿。由于母爱亲
研究背景与研究目的:肝脏是人体内脏里最大最重要的器官,以代谢功能为主。在人体内不仅能去氧化、储存肝糖原、合成分泌型蛋白质,在药物和毒素的代谢、解毒等方面也起着关键作用。急性肝衰竭（Acute liver failure,ALF）是一种以肝功能突然下降继发的黄疸、凝血障碍、肝性脑病等为特征的临床综合征,影响多脏器功能,死亡率高达90%。原位肝移植是治疗ALF的有效方法之一,但由于肝脏供体有限、移植费
目的:随意皮瓣在临床上使用广泛,但皮瓣远端容易出现不同程度的坏死,其坏死机制至今仍不清楚,因此随意皮瓣的临床应用受到了限制。骨髓间充质干细胞来源的外泌体不仅含有间充质干细胞的活性物质,而且安全性高,性状稳定。本课题旨在研究探讨骨髓间充质干细胞来源的外泌体对大鼠缺血随意皮瓣成活的影响及可能机制。方法:1.提取SD大鼠骨髓间充质干细胞并进行培养传代,进行细胞形态学观察,对干细胞的成脂成骨分化以及表面蛋
结直肠癌（Colorectal cancer,CRC）是最常见的消化道恶性肿瘤之一,也是全球癌症死亡的第三大原因。近年来,通过对结肠癌采取手术、化疗、放疗和生物治疗等综合治疗策略,结肠癌的发病率和死亡率有了持续性下降,但是,结肠癌的发病率在发展中国家却呈现上升趋势。结肠癌的发生发展过程受多种因素的影响,是一个多基因相关、多步骤的复杂过程。因此,急需探究结肠癌发病相关的分子机制以及筛选更有效的靶向结
[研究背景]乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,发病率和致死率高。发生转移的乳腺癌患者预后不良,但乳腺癌转移的具体机制尚不明确。了解乳腺癌转移的分子机制有助于寻找诊疗靶点,改善患者预后。与线性RNA不同,环状RNA呈闭合环状结构,目前已有研究表明环状RNA参与乳腺癌进展,然而与乳腺癌转移密切相关的环状RNA表达谱及具体机制尚不清楚。本研究通过转录组高通量测序筛选出与乳腺癌转移相关的环状RNA circK
近年来,传统化石能源的过度消耗使得大气中二氧化碳（CO2）浓度急剧增长,由此引发的“温室效应”导致了严重的环境问题。作为世界上最大的能源消费国和碳排放国,我国在人类“碳中和”进程中扮演着不可或缺的作用。在2020年联合国大会上,我国宣布了自己的“双碳”目标,即2030年前碳排放达峰,2060年前实现碳中和。因此,需寻找清洁可再生的能源为驱动,降低大气中CO2的排放量。通过电化学还原的方式将CO2转
绿色全要素生产率（Green Total Factor Productivity,GTFP）的提升是我国迈向经济高质量发展阶段的关键环节。城市GTFP的提升,有助于城市在经济增长的同时,实现生态环境优化的绿色发展目标。环境规制作为解决环境负外部性问题的重要工具,在当前实现绿色发展的政策要求背景下,其制定和实施会对城市GTFP产生重要影响。不同类型的环境规制工具具有不同的特点、传导机制和实施效果,因
中国的中古时期是汉译佛经形成的重要时期。在诸多西域和本土高僧的不懈努力下,大量的佛教经典被译介到内地,并奠定了汉文藏经的基本格局。然而伴随着汉文译经事业的发展,一些由中国人编造的疑伪经也混入到了经典的行列之中。疑伪经并非真正意义上的佛经,但是它们对中古佛教史,特别是中古民间佛教史却产生了举足轻重的影响。自西晋以来,疑伪经这类本土经典受到了高僧大德的严厉打击。他们把疑伪经收入经录,希望将其剔除出佛经