木质素基凝胶电极材料的组装及其电化学性能研究
2021-08-12贾倩倩李凤凤杨桂花张志礼王晓法陈嘉川
中国造纸 2021年4期
贾倩倩 李凤凤 杨桂花 张志礼 王晓法 陈嘉川
(齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室/制浆造纸科学与技术教育部重点实验室,山东济南,250353)
随着新一代便携式、可穿戴、可折叠电子设备的相继出现,为之提供能量的超级电容器的开发成为当前学术界和产业界的研究热点[1]。电极材料对于超级电容器性能的重要性不言而喻[2]。其中生物质及其衍生物在电极材料中具有广泛的应用[3]。木质素作为重要的生物质资源之一,富含芳香环及多种含氧官能团,因而具有丰富的活性位点,但经常作为制浆造纸工业的废弃物被直接排放,不仅污染环境还浪费资源[4-5]。因而,近年来木质素的高值化利用受到越来越多的关注。特别是木质素基电极材料的开发成为科研工作者们的研究热点之一[6-7]。Jeon等人[8]直接对木质素进行高温碳化,得到多孔碳材料并作为超级电容器的电极材料。Fu等人[9]则对木质素进行初步热解碳化,然后利用CO2或水蒸气进行物理活化,得到比表面积为1400~1600 m2/g的多孔碳材料。与之相比,化学活化则更为快速、高效。Zhang等人[10]和KLOSE等人[11]以KOH、H3PO4为活化剂,高温碳化木质素制备多孔碳材料,比表面积最高可达3111 m2/g。Mei等人[12]以H3PO4辅助预处理和KOH活化,制备木质素基多孔碳材料,比表面积可达1345.1 m2/g。组装的超级电容器具有241 F/g的高比电容和出色的倍率性能(80.9%,50 A/g)。除木质素基多孔碳外,木质素基氮掺杂多孔碳也是一种非常有前景的电极材料,如张武[13]以木……
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