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生物制能的超級電容
隨著社會進步及經(jīng)濟高速發(fā)展，綠色、環(huán)保、可再生能源成為了人們關(guān)注的重點。超級電容器又叫電化學(xué)電容器，是一種新型儲能元件，具有功率密度高、循環(huán)壽命長、成本低以及環(huán)境友好等優(yōu)勢。其中，電極材料是決定超級電容器性能的關(guān)鍵因素，為了制備性能優(yōu)異的電極材料，科學(xué)家們把目光投向了具有高穩(wěn)定性和高能量密度的碳基材料，在當今能源儲存設(shè)備中扮演重要角色，是一種應(yīng)用前景廣闊的新能源設(shè)備。生物質(zhì)碳是由生物質(zhì)材料（棉花、樹葉、海藻等）在惰性氣氛環(huán)境下經(jīng)高溫碳化得到的一種活性碳材料，pH一般在8～10之間，易受原料的影響，一般由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成。
電極材料是超級電容器的核心部分，其中活性碳是雙電層超級電容器的主要電極材料，其性能的優(yōu)劣決定了器件的主要性能。柚皮、樹葉、棉花、水稻殼、落葉松等生物質(zhì)具有來源廣泛、可持續(xù)再生、低污染的特點，已被學(xué)者們作為生物質(zhì)活性碳的前驅(qū)體展開了相關(guān)研究工作。可見采用生物質(zhì)材料作為活性炭的前驅(qū)體具有極強的可行性[。生物質(zhì)活性炭電極材料通過高溫碳化為碳源前驅(qū)體，接著用活化劑制備成具有高比表面積和最優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)；使其制備的碳材料具有較高比容量、比能量密度和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。生物質(zhì)碳材料的制備過程一般是以生物衍生物或天然生物質(zhì)材料等作為碳的前驅(qū)體，通過簡單的物理、化學(xué)活化法或者是在N，氣氛中高溫碳化活化制得多孔生物質(zhì)炭材料。
目前，科研人員采用農(nóng)林廢棄物、果皮等多種生物質(zhì)來制備生物質(zhì)碳材料。如Yang等以毛竹筍殼為前驅(qū)體，經(jīng)預(yù)處理、高溫碳化、KOH活化等一系列處理，所得毛竹筍殼基活性碳比表面積為1129.4m2/g；當電流密度為0.1A/g時，其比電容為173.2F/g。如Ma等以柚子皮生物質(zhì)為原料，在室溫下用H:PO4浸漬，然后利用冷凍干燥和一步碳化法制備成柚子皮基多孔碳材料，該材料的比表面積達1090m2/g，電流為1A/g時的比電容達到89F/g。如Zhang等以3種不同種類的蘑菇為前驅(qū)體，經(jīng)過高溫熱處理和KOH活化后制得生物質(zhì)炭，以杏鮑菇為前驅(qū)體制備的碳材料在電流密度為0.5A/g時比電容高達427F/g。如Deng等以銀耳菌糠為原料，利用NaOH/尿素水溶液體系進行凍融預(yù)處理后，經(jīng)高溫熱解炭化制備獲得高氮摻雜量的三維多級孔碳材料BC-5-800，比表面積可高達
1568m2/g，且該電極材料在電流密度為0.5A/g時，測得的比電容為278F/g。
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