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木质纤维生物质具有可再生、来源广泛和廉价易得等特点,对木质纤维生物质的高值利用能够有效缓解当前社会对能源的需求。本文研究了木质纤维生物质制备两种碳材料的方法,并将制备的碳材料用作超级电容器的电极材料,进行了电化学性能表征,具体内容如下:1.以长柄扁桃壳为例,提出了综合利用木质纤维生物质这类可再生资源的方法,同时制备生物乙醇和活性炭,其中乙醇的最大产量为0.0158 gg-1,活性炭比表面积高达2059 m2 g-1。对制备的活性炭进行了 SEM、FTIR、XRD和BET表征并将其用作超级电容器的电极材料。在电流密度为0.5 Ag-1时,活性炭的比电容为358.4 Fg-1,在电流密度为5 A g-1时循环1000次,活性炭的电容器电容为初始电容的86.3%。将长柄扁桃壳转换为乙醇和活性炭并将活性炭用作超级电容器的电极材料为木质纤维生物质的综合利用提供了重要借鉴。2.三维多孔石墨烯在能量的转换和存储中有着广泛的应用,其复杂的制备过程和较高的生产成本仍然是工业化应用中的重大挑战。该工作首次发现当氧化钙与木质纤维生物质的质量比增大时,碳材料的结构由活性炭逐步转变为类石墨烯,对该三维多孔类石墨烯进行了 SEM、TEM、XPS、Raman、XRD和BET表征并将其用作超级电容器的电极材料。在电流密度为1Ag-1充放电时,类石墨烯的比电容为136Fg-1,当电流密度增大至100 Ag-1时,类石墨烯的比电容为105 Fg-1。在电流密度10 Ag-1时循环充放电10000次后类石墨烯的比电容为初始电容的97%。该研究不仅为以木质纤维生物质为原料制备碳材料开辟了新思路,而且为三维多孔类石墨烯的制备和应用提供了一种全新的方法。3.对类石墨烯的形成机理进行了初步的研究。研究发现在氧化钙与木质纤维生物质质量比较小时,氧化钙主要作为木质素裂解的催化剂,当氧化钙与木质纤维生物质质量比增大时,氧化钙不仅作为催化剂,同时也是石墨烯沉积的模板。该工作首次提出自活化色谱柱模型来解释氮气流速对碳材料表面积的影响,为碳材料的可控性制备提供重要依据。