咖啡渣制备多孔碳材料及其在锂离子电池上的应用
咖啡渣制炭的制备
咖啡渣制炭的制备概述咖啡渣是咖啡制作过程中产生的副产物，一般被视为废弃物。
然而，咖啡渣却具有很高的可再利用价值，其中之一就是制备炭材料。
咖啡渣制炭是一种环保、经济且可持续的制备炭材料的方法。
本文将详细介绍咖啡渣制炭的制备过程、原理、应用以及其优点。
制备过程咖啡渣制炭的制备过程主要包括以下几个步骤：1. 收集和处理咖啡渣咖啡渣可以从咖啡店、咖啡厅或家庭中收集而来。
收集的咖啡渣需要经过处理，去除杂质如纸屑、塑料、糖块等。
处理过程可通过筛网或手工挑拣完成。
2. 干燥咖啡渣处理后的咖啡渣需要被干燥以去除水分。
一种常用的干燥方法是在室温下将咖啡渣散布在通风良好的地方，如阴凉处或吹风机下风口处，直至咖啡渣完全干燥。
3. 炭化处理干燥后的咖啡渣需要进行炭化处理。
在炭化设备中，咖啡渣暴露于高温条件下，通常在600-800摄氏度之间进行，以促进炭化反应。
炭化设备可以是炭化炉或其他专门设计的设备。
4. 筛选和粉碎经过炭化处理后，咖啡渣炭需要经过筛选和粉碎。
筛选可以去除较大的颗粒和杂质，而粉碎可以将炭块研磨成更细的颗粒，提高其表面积和活性。
5. 洗涤和干燥筛选和粉碎后的炭材料需要进行洗涤，以去除残留的杂质和碳黑。
洗涤过程中可以使用水或其他溶剂进行。
洗涤后，炭材料需要再次进行干燥，以去除水分。
6. 包装和储存洗涤和干燥后的炭材料可以被包装和储存，供日后使用。
包装可以使用密封袋或密封容器，以避免湿气和杂质的进入。
物理和化学原理咖啡渣制炭的原理涉及炭化和粉碎过程中发生的物理和化学反应。
在炭化过程中，高温条件下的热解作用使得咖啡渣中的有机物质分解为固体炭、液体和气体产物。
炭材料的形成主要是由于热解产生的气体和液体在高温下脱除，留下固体的炭。
粉碎过程则通过物理力量破碎炭块，将其细化为更小的颗粒。
应用领域咖啡渣制炭的制备方法可以广泛应用于以下领域：1. 除臭剂和空气净化由于咖啡渣炭具有强大的吸附能力，可以吸附并去除室内的异味和有害气体。
探究多孔碳材料的性能及其在锂离子电池中的运用-电力论文-水利论文
探究多孔碳材料的性能及其在锂离子电池中的运用-电力论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——关于锂离子电池的论文范文第五篇：探究多孔碳材料的性能及其在锂离子电池中的运用摘要：利用溶剂热法，将前驱体ZIF-8通过高温在氮气保护的气氛下进行碳化，得到高比表面积的多孔碳材料。
通过X射线衍射仪分析材料的物相，比表面积分析仪检测材料的比表面积和吸脱附情况，用扫描电镜来观察材料的微观形貌；最后，对多孔碳材料在锂离子电池中的电化学性能进行了测试，0.1C条件下测得的比容量为284.61 m Ah/g,且循环性能较好，循环效率在95%以上，表明所制得的多孔碳材料具有良好的储锂性能。
关键词：锂离子电池；ZIF-8;多孔碳材料；比表面积；作者简介：郭增彩（1983-），女，河北邯郸人，博士，教授，从事纳米复合材料的制备及其在能源与催化领域的应用研究。
；基金：河北省人才工程培养经费资助科研项目（A201803003）；河北省自然科学基金资助项目（B2019402082）；邯郸市科学技术研究与发展计划项目（19422111008-16）；Abstract:As an excellent energy storage device,lithium ion battery has been developed rapidly in recent years,and more and more materials have been applied to lithium ion battery. In this study,porous carbonmaterial has been successfully synthesized by carbonization of ZIF-8 in the atmosphere protected by nitrogen. We analyzed the phase purity of the material by XRD,the pores size distribution and specific surface area were analyzed by nitrogen sorption isotherm techniques. At last,the electrochemical properties of porous carbon material in lithium-ion batteries were investigated. the Results show that the specific capacity measured at 0. 1 C is 284. 61 mAh/g with good cycling performance,and the cycling efficiency is more than 95%,which indicates that the obtained carbon material shows remarkable lithium storage performance.Keyword:Lithium Ion Battery; ZIF-8; porous carbon; specific surface area;锂离子电池，由于其质量较轻，体积较小，具有较高的能量密度和功率密度，因此使用的时间较长，同时使用的安全性也较高。
ZIF-67衍生多孔碳的制备及其在锂硫电池中的应用研究
ZIF-67衍生多孔碳的制备及其在锂硫电池中的应用研究ZIF-67衍生多孔碳的制备及其在锂硫电池中的应用研究随着可再生能源的快速发展，锂硫电池作为一种有潜力的高能量密度电池，吸引着广泛的研究兴趣。
然而，锂硫电池在实际应用中仍面临着一些挑战，包括硫正极材料低电导率和较高的极化现象，造成电池性能的下降。
为了解决这些问题，研究人员纷纷寻找合适的材料作为硫正极载体。
近年来，多孔碳作为一种合适的硫正极载体材料，因其良好的导电性、较高的比表面积和优秀的化学稳定性而备受关注。
ZIF-67（ZIF代表“金属有机骨架”）作为一种重要的金属有机骨架化合物，具有晶胞中包含Zn2+离子和2-甲基已哌啶（2-Me-Im）配体的结构。
由于其独特的孔道结构和可控合成方法，ZIF-67成为制备多孔碳材料的理想前体。
制备ZIF-67衍生多孔碳的方法有很多种，其中最常用的是热解法。
首先，将ZIF-67在氮气气氛中加热至高温，然后通过去除有机配体和Zn2+离子来制备多孔碳材料。
这种热解方法制备的多孔碳材料具有较高的电导率和良好的孔隙结构。
此外，研究人员还尝试使用其他脱除方法，如酸洗法和氧气气氛热解法，以改善多孔碳材料的性能。
多孔碳材料不仅具有良好的导电性和孔隙结构，还具有较高的硫载量和较好的硫捕捉能力，这使得它成为锂硫电池的理想正极载体。
研究表明，使用ZIF-67衍生多孔碳作为硫正极载体的锂硫电池具有良好的循环稳定性和较高的比容量。
通过优化多孔碳材料的孔隙结构和硫捕捉能力，可以进一步提高锂硫电池的性能。
另外，研究人员还通过掺杂和复合杂化等方法来改善ZIF-67衍生多孔碳材料的电化学性能。
例如，通过掺杂一些导电剂，如导电高分子和金属氧化物，可以提高多孔碳材料的电导率。
另外，将多孔碳材料与其他纳米材料，如二维材料和金属氧化物纳米颗粒，进行复合杂化，可以进一步提高多孔碳材料的硫载量和电化学性能。
综上所述，ZIF-67衍生多孔碳材料作为一种理想的硫正极载体，具有良好的导电性、孔隙结构和硫捕捉能力，已经在锂硫电池中得到了广泛的研究和应用。
咖啡渣资源化利用研究进展
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(4), 525-533Published Online August 2019 in Hans. /journal/aephttps:///10.12677/aep.2019.94073Resource Utilization of Spend CoffeeGrounds: A ReviewChang Lu, Yu Zhang, Zhiyuan Huang, Bao Chen, Rong Cui*School of Environmental and Material Engineering, Yantai University,Yantai ShandongReceived: Jul. 4th, 2019; accepted: Jul. 26th, 2019; published: Aug. 2nd, 2019AbstractCoffee is a popular drink. While Coffee is popular in the world, a large number of coffee residue (Spend Coffee Grounds, SCG) produced in the coffee manufacturing process is easily overlooked.About 1 ton of coffee beans can produce 650 kg SCG. Compared with the rapid development of the coffee industry, the disposal of SCG still remains in the landfill stage of extensive landfill disposal, which means that a large quantity of resources is wasted and hidden dangers for the ecology. SCG contains a large amount of organic compounds such as fatty acids, amino acids, polyphenols, min-erals and polysaccharides. Resource utilization is a necessary means to ensure the sustainable development of the coffee industry. Through literature research, the research on the resource uti-lization of SCG at home and abroad mainly focuses on the following aspects: recovery of specific compounds in SCG, production of activated carbon and carbon composites using the specific structure of SCG, production of biofuels using SCG calorific value, and composting SCG. The study found that the current use of SCG resources is mainly for a certain feature of SCG. Although some of the resource utilization of SCG is realized, there is still a lot of waste and pollution. The research on the comprehensive utilization scheme of SCG is still at the initial stage, which needs to be fur-ther explored to realize the coordination and matching among various units, reduce costs and realize industrialization.KeywordsSpend Coffee Grounds (SCG), Resource Utilization, Coffee Carbon, Biological Fuel, Compost咖啡渣资源化利用研究进展路昌，张昱，黄致远，陈豹，崔荣*烟台大学环境与材料工程学院，山东烟台*通讯作者。
多孔复合碳在锂电池中的作用机理
多孔复合碳在锂电池中的作用机理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用
多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用随着电动汽车和可再生能源的迅速发展，锂钠离子电池作为一种高性能的储能设备，受到了广泛的关注。
负极材料是锂钠离子电池中起到储存和释放锂钠离子的重要组成部分。
多孔材料因其独特的结构和性能，被广泛研究和应用于锂钠离子电池的负极材料中。
多孔材料的应用可以在以下几个方面发挥重要作用：1.增加材料的表面积：多孔结构可以显著增加材料的比表面积，从而提高锂钠离子的储存和释放速度。
通过增加电极材料的比表面积，可以提高电极与电解液之间的接触面积，从而增加锂钠离子的扩散速率。
此外，多孔材料还可以增加锂钠离子的储存空间，提高电极的储能容量。
2.促进离子传输：多孔材料具有高度的孔隙度和孔径分布，可促进锂钠离子的快速传输。
多孔结构中的孔隙可以提供锂钠离子的通道，减少离子传输的阻力，并提高离子的扩散速率。
同时，多孔材料还可以减轻锂钠离子与电极材料的机械冲击，从而提高电极的稳定性和循环寿命。
3.改善电极的机械性能：多孔材料具有较好的柔性和可塑性，可以有效缓解电极材料由于锂钠离子的嵌入和脱嵌引起的体积变化。
锂钠离子电池的充放电循环过程中，电极材料会发生体积的膨胀和收缩，导致机械应力的积累，从而降低电极的稳定性和循环寿命。
而多孔材料的柔性和可塑性可以减轻机械应力的积累，保持电极的结构完整。
多孔材料在锂钠离子电池的负极材料中的应用已经取得了一定的进展。
例如，二氧化钛多孔材料具有良好的导电性和化学稳定性，可以作为锂钠离子电池的负极材料。
石墨烯多孔材料由于其高比表面积和良好的导电性，也得到了广泛的研究和应用。
此外，锂钠离子电池的其他负极材料，如磷酸铁锂、氧化钒等，也可以通过调控结构和添加多孔材料的方式来改善其性能。
总之，多孔材料作为锂钠离子电池负极材料的一种重要组成部分，可以提高电极材料的比表面积，促进锂钠离子的传输，并改善电极的机械性能。
随着多孔材料的进一步研究和应用，相信多孔材料将在锂钠离子电池领域发挥出更大的作用，推动电池技术的进一步发展和应用。
咖啡渣制备多孔碳材料及其在锂离子电池上的应用
咖啡渣制备多孔碳材料及其在锂离子电池上的应用田文卿;吴雪艳;魏霄【摘要】An easy carbonization and activation approach was employed to synthesize porous carbon material with coffee grounds as carbon source.X-ray diffraction (XRD),Raman spectroscopy,and scanning electron microscopy (SEM)show that the prepared material possesses a disordered structure with a relatively high graphitization degree.The existence of mesopores was confirmed by the nitrogen adsorption/desorption isotherms as well as the pore size distribution curve.At a mass current density of 0.1 A/g,the initial discharge and charge capacities of the prepared material can reach as high as 1 029 and 461mA·h/g,respectively,much higher than the theoretical capacity of graphite (372 mA·h/g).%以咖啡渣为原料,利用碳化与活化反应制备出多孔的碳材料,并利用X 射线衍射、扫描电子显微镜、Raman 光谱和 N2吸附脱附等方法分析该材料的物理化学性质.结果表明：该材料具有较高的石墨化程度；当质量电流密度为0.1 A/g 时,其首圈放电和充电质量比容量值分别为1029 mA·h/g 和461 mA·h/g,且循环稳定性较好,其质量比容量远高于石墨的理论容量(372 mA·h/g).【期刊名称】《吉林大学学报（理学版）》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P802-806)【关键词】锂离子电池;负极材料;多孔碳;生物质;咖啡渣【作者】田文卿;吴雪艳;魏霄【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院，上海 200240;上海交通大学材料科学与工程学院，上海 200240;上海交通大学化学化工学院，上海 200240【正文语种】中文【中图分类】O482.4本文以咖啡渣为原料，利用碳化和活化反应制备多孔的碳材料.恒电流充放电测试和交流阻抗测试结果表明，该材料具有优良的电化学性能.1.1 试剂与仪器咖啡渣所用咖啡粉产自意大利；分析纯氢氧化钾和浓硝酸购自上海市国药集团化学试剂有限公司；高纯水由Millipore Elix处理所得；高纯N2（体积分数为99.99%）购自上海市浦江气体有限公司；制备所用的仪器分别为蓝电（LAND）电池测试系统（武汉蓝电电子有限公司）和CHI660电化学工作站（上海辰华仪器公司）.1.2 多孔碳材料的制备在高纯N2气氛下，将咖啡渣于500℃碳化处理3h.称取1.0g碳化产品，置于50mL KOH溶液（10mol／L）中浸泡24h后，将过滤分离出的碳化产物转移至100℃烘箱中干燥6h.将所得样品置于通N2的管式炉中，控制升温速率为5℃／min，分别由室温升至600，800，1 000℃，保温活化处理2h后，先将所得活化产物置于25mL浓硝酸中，140℃回流4h，再进行抽滤分离和去离子水洗涤（洗至滤液pH＝7），经100℃干燥后即可得最终产物.1.3 结构表征测试分别用日本Rigaku公司生产的D／max－2200／PC型粉末X射线衍射仪、德国Bruker公司生产的Optics Senterra R200－L型Raman光谱仪和日本JEOL公司生产的JEM－2100型扫描电子显微镜表征并分析样品的微观形貌.吸附脱附等温线及孔径分布曲线数据从美国Micromeritics公司生产的ASAP 2010M＋C型氮气吸附－脱附仪上采集（液氮温度为77K）.1.4 电池的制备与电化学性能测试先将m（样品）∶m（导电剂乙炔黑）∶m（黏合剂聚偏氟乙烯）＝8∶1∶1混匀，再将混合物均匀涂覆于铜箔上（厚度为150μm），然后转移至80℃真空烘箱中干燥约12h，以此作为工作电极.其中电极为金属锂片，隔膜为whatman玻璃纤维隔膜（GF／A 1820－047），电解液为LiPF6－碳酸乙烯酯（EC）（1mol／L）＋碳酸二甲酯（DMC）（其体积比为1）溶液.将上述材料在Ar气氛的无水无氧手套箱中组装成纽扣式电池.将电池静置24h后，对电池进行恒电流（质量电流密度为0.1A／g，电压为0.01～3.0V）充放电循环测试.采用电化学工作站对所组装的纽扣电池进行电化学阻抗测试.该测试在电池的开路电压下进行，将铜片作为导线连接纽扣电池，电池正极为工作电极，负极作为对电极和参比电极，振幅为5mV／s，响应频率为0.01～100kHz，环境温度为25℃.2.1 不同活化温度下制备多孔碳的结构和电化学性能表征600，800，1 000℃制得的多孔碳分别用C－600，C－800，C－1000表示，其XRD谱如图1所示.由图1可见：所有产物均在2θ为26°和43°处出现2个衍射峰，分别对应石墨（002）晶面的衍射峰（石墨片平行堆积产生［13］）和（100）晶面的衍射峰，表明产物中存在由sp2杂化碳形成的石墨片片段，即产物具有较高的石墨化程度；所有产物的峰形均较宽，表明产物中存在较多无定形碳［14］；随着活化温度的升高，衍射峰变窄，峰强度增大，表明活化温度升高可提高多孔碳的结晶度，即在较高温度下制备的样品石墨化程度较高.不同活化温度下制备多孔碳的电化学性能测试结果如图2所示.由图2（A）可见：C－600的首圈放电和充电质量比容量值最小，分别为824mA·h／g和388mA·h ／g，C－800的首圈放电和充电质量比容量值最大，分别为1 029mA·h／g和461mA·h／g，C－800的质量比容量远大于石墨的理论容量（372mA·h／g）和大多数生物质碳材料的容量［15］；C－800的首圈Coulomb效率为44.9%，表明其不可逆容量较大，这是由于形成了固体电解质界面膜并发生了不可逆的插锂反应［16］所致；C－1000的首圈放电和充电质量比容量分别为961mA·h／g和453mA·h／g，这是由于在一定温度范围内，活化温度升高导致材料中孔隙结构增加，因此C－800具有高于C－600的质量比容量，但温度过高会提高碳材料的石墨化程度，从而影响产物首圈充放电的质量比容量；在制备多孔碳的第一次充放电曲线上未出现平台［17］，与常见的硬碳材料充放电特征相符.由图2（B）可见，循环50圈后，C－600，C－800，C－1000均呈良好的循环稳定性，第50圈的放电质量比容量分别为305，274，246mA·h／g，其Coulomb效率均大于97%，即具有良好的循环性能.其中C－800优于C－600和C－1000的循环稳定性.2.2 C－800结构分析多孔碳材料C－800的Raman光谱和扫描电子显微镜照片如图3所示.由图3（A）可见，在1 580cm－1和1 360cm－1处出现G带和D带2个宽信号峰，分别对应于样品的石墨态和无定形态.G带是由于样品中有sp2杂化电子结构的碳原子振动所致，D带是由于有sp3杂化电子结构的碳原子振动所致.由D带和G带的相对强度比可得碳材料的石墨化程度，比值越大，表明产物的石墨化程度越低.由C－800的G带较D带强可知，产物的石墨化程度较高，即产物中存在小的石墨片段.由于较高的石墨化程度可提高材料的电子导电性，因此有利于改善材料的倍率特性等性能.由图3（B）可见，产物没有固定的形貌，呈松散和破碎的块状结构，碎块尺寸约为3～10μm.多孔碳材料C－800在77K时的N2吸附／脱附等温线和对应的Barrett－Joyner－Halenda（BJH）孔径分布曲线如图4所示.由图4（A）可见：等温线为典型的Ⅰ型曲线，其吸附支的斜率在相对压强为0.1～0.2内较大，表明在该范围内吸附量迅速增大；当相对压强大于0.2时，吸附量相对平稳，有明显的滞后环，表明C －800中存在孔道结构.由图4（B）可见，C－800中的孔径分布主要集中在2～3nm内，对应于介孔.介孔孔道结构的存在有利于碳材料在电解液中浸润，推动锂离子和电解液在材料内部扩散和输运.此外，由N2吸附测试可知，材料的总比表面积为352m2／g.较大的比表面积提供了大量的固液接触界面，可加快传质动力学过程.碳材料中孔道的形成原因如下：1）致孔剂在活化过程中促进了碳骨架的芳构化和碳化，同时形成孔道结构［18－19］.在碳化过程中，咖啡渣通过裂解反应会产生焦油及挥发性物质，如H2O，CO和CO2等，这些产物脱离原材料后，剩余的碳原子发生重排反应，形成石墨片结构.石墨片无序排列和相互连接而产生较多的孔隙，由于焦油或杂原子等堵塞了大部分孔隙，因此未形成丰富的孔道结构.当用KOH溶液处理碳化产物时，一些被吸附的焦油会溶解于溶液中，同时大量的KOH被吸附至碳化产物中.此外，在活化过程中KOH与一些碳原子（如处于缺陷结构边缘或与杂原子相连的碳原子）发生反应，使得碳材料产生了新的孔隙结构或原有的孔隙结构得到进一步开发，在用去离子水洗脱KOH其他可溶性有机物后，即可制备出具有丰富孔道结构和较大比表面积的多孔碳材料［8］.2）用浓硝酸对样品进行处理可使碳层间发生扩展，从而在碳壁上形成了分子量级的微孔结构.将已商品化的中间相碳微球（MCP－1，上海杉杉科技有限公司生产）作为负极材料，在相同条件下组装成锂离子电池，测试其电化学性能，与以C－800制成的锂离子电池进行性能对比.二者的交流阻抗曲线如图5所示.由图5可见：多孔碳材料C－800在低频区的直线几乎垂直于横轴，表明其电容性能较好；在中高频区，MCP－1的半圆直径大于C－800的半圆直径，表明多孔碳材料的电阻明显小于MCP－1的电阻.即电荷更易于在该多孔碳材料中迁移，锂离子可更快地嵌入与脱出，因此材料的导电性能更好.综上，本文以咖啡渣为原料制备的碳负极材料所具有的优良电化学性能归因于其自身特殊的多孔结构.该材料中存在大量孔径为2～3nm的孔隙，这些孔隙为锂离子提供了大量的存储位置，使其以锂原子簇的形式储存，便于锂离子的嵌入或脱出，并缩短了电子传导和锂离子扩散的距离.此外，大量孔隙的存在增大了碳材料的比表面积，使其表面活性位点增多，从而提高了材料的导电率.【相关文献】［1］吴雪艳，王开学，陈接胜.多孔碳材料的制备［J］.化学进展，2012，24（2／3）：262－274.（WU Xueyan，WANG Kaixue，CHEN Jiesheng.Preparation of Porous Carbon Materials［J］.Progress in Chemistry，2012，24（2／3）：262－274.）［2］ Ryoo R，Joo S H，Jun S.Synthesis of Highly Ordered Carbon Molecular Sieves via Template－Mediated Structural Transformation［J］.J Phys Chem B，1999，103（37）：7743－7746.［3］ Lee K T，Lytle J C，Ergang N S，et al.Synthesis and Rate Performance of Monolithic Macroporous Carbon Electrodes for Lithium－Ion Secondary Batteries［J］.Adv Funct Mater，2005，15（4）：547－556.［4］ Nakamura M，Nakanishi M，Yamamoto K.Influence of Physical Properties of Activated Carbons on Characteristics of Electric Double－layer Capacitors［J］.J Power Sources，1996，60（2）：225－231.［5］ Dubey K V，Juwarkar A A，Singh S K.Adsorption－Desorption Process Using Wood －Based Activated Carbon for Recovery of Biosurfactant from Fermented Distillery Wastewater［J］.Biotechnol Prog，2005，21（3）：860－867.［6］ Gibaud A，Xue J S，Dahn J R.A Small Angle X－Ray Scattering Study of Carbons Made from Pyrolyzed Sugar［J］.Carbon，1996，34（4）：499－503.［7］ Fey G T K，Lee D C，Lin Y Y，et al.High－Capacity Disordered Carbons Derived from Peanut Shells as Lithium－Intercalating Anode Materials［J］.Synth Met，2003，139（1）：71－80.［8］ Zhang F，Ma H，Chen J S，et al.Preparation and Gas Storage of High Surface Area Microporous Carbon Derived from Biomass Source Cornstalks［J］.Bioresour Technol，2008，99（11）：4803－4808.［9］ ZHANG Feng，LI Guodong，CHEN Jiesheng.Effects of Raw Material Texture and Activation Manner on Surface Area of Porous Carbons Derived from Biomass Resources ［J］.J Colloid Interface Sci，2008，327（1）：108－114.［10］ ZHANG Feng，WANG Kaixue，LI Guodong，et al.Hierarchical Porous Carbon Derived from Rice Straw for Lithium Ion Batteries with High－Rate Performance［J］.Electrochem Commun，2009，11（1）：130－133.［11］ ZHANG Yu，ZHANG Feng，LI Guodong，et al.Microporous Carbon Derived from Pinecone Hull as Anode Material for Lithium Secondary Batteries［J］.Mater Lett，2007，61（30）：5209－5212.［12］ Reid C R，Thoma K M.Adsorption Kinetics and Size Exclusion Properties of Probe Molecules for the Selective Porosity in a Carbon Molecular Sieve Used for Air Separation ［J］.J Phys Chem B，2001，105（43）：10619－10629.［13］ LIU Yinghu，Xue J S，ZHENG Tao，et al.Mechanism of Lithium Insertion in Hard Carbons Prepared by Pyrolysis of Epoxy Resins［J］.Carbon，1996，34（2）：193－200. ［14］ Dhan J R，Xing W，Gao Y.The“Falling Cards Model”for the Structure of Microporous Carbons［J］.Carbon，1997，35（6）：825－830.［15］魏霄，王开学，陈接胜.功能化的无机复合体系［J］.化学进展，2011，23（1）：42－52.（WEI Xiao，WANG Kaixue，CHEN Jiesheng.The Functional Inorganic Composites ［J］.Progress in Chemistry，2011，23（1）：42－52.）［16］ Takamura T，Awano H，Ura T，et al.A Key Technology to Improve the Cyclic Performances of Carbonaceous Materials for Lithium Secondary Battery Anodes［J］.J Power Source，1997，68（1）：114－119.［17］ Markovsky B，Levi M D，Aurbach D.The Basic Electroanalytical Behavior of Practical Graphite－Lithium Intercalation Electrodes［J］.Electrochim Acta，1998，43（16／17）：2287－2304.［18］ Caturla F，Molina－Sabio M，Rodriguez－Reinoso F.Preparation of Activated Carbon by Chemical Activation with ZnCl2［J］.Carbon，1991，29（7）：999－1007. ［19］ Balei S，Dogˇu T，Yücel H.Characterization of Activated Carbon Produced from Almond Shell and Hazelnut Shell［J］.J Chem Technol Biotechnol，1994，60（4）：419－426.。
废弃高分子材料衍生多孔炭的制备及其电化学性能研究
废弃高分子材料衍生多孔炭的制备及其电化学性能研究废弃高分子材料衍生多孔炭的制备及其电化学性能研究引言：多孔炭材料因其具有高孔隙度、大比表面积和良好的电化学性能而受到广泛关注。
传统的多孔炭材料制备方法多涉及到高温炭化或化学气相沉积等复杂工艺。
近年来，废弃高分子材料的再利用成为了研究的热点。
废弃高分子材料的衍生多孔炭制备方法更加简便，且具有降低环境污染的优势。
本文系统研究了废弃高分子材料衍生多孔炭的制备方法及其电化学性能，旨在提出一种环境友好且高效的多孔炭材料制备方法。
一、废弃高分子材料的选取与处理废弃高分子材料的选取至关重要。
本文选择了废弃聚丙烯（PP）材料作为研究对象。
首先，对废弃PP材料进行破碎处理，将其破碎成适当大小的颗粒。
接着，将破碎后的颗粒进行洗涤处理，去除其中的杂质和污染物。
最后，通过真空烘干将颗粒中的水分蒸发掉。
二、废弃高分子材料衍生多孔炭的制备方法本文采用了简便的热解法制备废弃高分子材料衍生多孔炭。
首先，将经过处理的废弃PP颗粒置于炉管中，进行300℃的热处理。
在热处理过程中，废弃PP颗粒发生热解反应，生成炭酸钙。
然后，将炭酸钙与氢氧化钠（NaOH）混合，并经过高温煅烧过程。
煅烧过程中，炭酸钙与NaOH反应生成CaCO3和Na2CO3。
最后，使用盐酸溶液将CaCO3溶解，留下Na2CO3。
通过二氧化硫的作用，Na2CO3分解生成碳酸钠，再经过高温处理最终得到多孔炭。
三、多孔炭的表征与分析本文采用了扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和比表面积分析技术对所制备的多孔炭进行表征。
结果显示，所制备的多孔炭具有较高的孔隙度和比表面积，孔径分布均匀。
四、多孔炭的电化学性能研究本文采用循环伏安法（CV）和恒流充放电法测试了所制备多孔炭的电化学性能。
CV曲线显示，多孔炭具有良好的电化学活性，可以用作电极材料。
此外，恒流充放电测试显示，多孔炭的充放电比容量较高，循环稳定性也较好。
结论：本研究成功制备了废弃高分子材料衍生多孔炭，并对其电化学性能进行了系统研究。
多孔碳作为锂离子电池负极材料的制备和性能优化研究
多孔碳作为锂离子电池负极材料的制备和性能优化研究随着人们对高性能电池需求的不断提高，多孔碳作为一种优良的电极材料正受到广泛关注。
多孔碳具有高比表面积、优良的电导率和较高的化学稳定性等特点，能够提高锂离子电池的储能效率和寿命。
在本文中，我们将介绍多孔碳作为锂离子电池负极材料的制备和性能优化研究。
一、多孔碳制备方法多孔碳通常通过两种方法制备，即物理法和化学法。
物理法主要包括模板法、溶胶凝胶法和垂直石墨化法等；化学法主要包括化学气相沉积法、炭化法、碳化氢反应法等。
以模板法为例，将硬模板（如聚氯乙烯、聚苯乙烯等）浸泡在预先制备好的活性炭浆料中，待干燥后在高温条件下炭化内部聚合物，再通过HF酸蚀去除硬模板即可制备得到多孔碳材料。
模板法制备的多孔碳具有较高的孔隙度和孔径可调性，可以根据需求调节孔径大小和孔隙形貌。
二、多孔碳性能优化研究多孔碳作为锂离子电池的负极材料，其储能性能主要表现为比容量、循环稳定性和电导率。
因此，优化多孔碳的孔隙结构和表面化学特性，是提高其储能性能的关键。
1、孔隙结构优化多孔碳的孔隙结构包括孔隙大小和分布、孔隙形状和孔隙互联性等。
孔隙结构对多孔碳的电化学储能性能具有至关重要的作用。
孔隙结构优化的方法主要包括模板法、碳化法和气凝胶法等。
其中，模板法制备的多孔碳具有孔径大小可调性和孔隙度高等优点，适合用于锂离子电池负极材料的制备。
2、表面化学特性优化多孔碳表面化学特性可以通过表面官能团的调控来实现。
氧化性表面官能团、氮化性表面官能团和硫化性表面官能团对多孔碳的储能表现具有不同的影响。
研究表明，氮掺杂多孔碳将表面氧化物还原为非氧化物，有效提高了多孔碳的电化学储能性能。
三、多孔碳在锂离子电池中应用多孔碳作为材料应用于锂离子电池的负极材料中已经得到了广泛的研究。
多孔碳具有高电容和较好的循环稳定性，能够有效地提高锂离子电池的储能效率和寿命。
多孔碳负极材料的性能和结构特性对锂离子电池的储能性能产生了显著影响。
多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用
多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用随着可再生能源的快速发展和电动汽车的普及，锂钠离子电池作为目前最主要的电池技术之一，对于能源储存和利用具有重要的意义。
而电池的性能主要取决于正负极材料的性能。
近年来，多孔材料在锂钠离子电池负极材料中得到了广泛的应用，并取得了显著的研究成果。
多孔材料具有自身特殊的孔结构和较大的比表面积，这些特性使得多孔材料在锂钠离子电池负极材料的应用具备很多优势。
首先，多孔材料可以提供更多的活性材料的接触面积，有效提高电池的效率和储能密度。
其次，多孔材料具有较好的离子传输性能，可以有效提高电池的充放电速率和循环稳定性。
此外，多孔材料还具有较好的机械稳定性和化学稳定性，有助于电池的长寿命和安全性能。
1.石墨烯材料：石墨烯作为一种新型的多孔材料，具有较高的电导率和较大的比表面积。
石墨烯材料的多孔结构可以提供更多的活性材料接触面积，同时有助于离子的快速传输。
石墨烯多孔材料可以作为锂钠离子电池负极的封装材料，以提高电池的循环稳定性和容量保持率。
2.碳材料：碳材料是常用的多孔材料，具有较好的导电性能和稳定性。
碳纳米管、炭黑、多孔炭等多孔碳材料在锂钠离子电池负极材料中得到了广泛的研究和应用。
多孔碳材料可以提供更多的活性材料接触面积和离子传输路径，从而改善电池的性能。
3.二维材料：二维材料具有特殊的层状结构和较大的比表面积，可以提供更多的活性材料接触面积，有利于离子的传输和储存。
石墨烯、过渡金属硫化物等二维材料在锂钠离子电池负极材料中的应用也受到了广泛的关注。
多孔二维材料可以通过调控孔径和孔分布来优化电池的性能。
4.金属氧化物：金属氧化物作为一类重要的负极材料，其表面形成的氧化膜可以提供更多的活性材料接触面积和离子传输通道。
金属氧化物中的多孔材料，如二氧化钛、氮化钛、二氧化锰等，可以通过控制孔结构和孔尺寸来改善电池的性能。
综上所述，多孔材料在锂钠离子电池负极材料中具有广泛的应用前景。
通过调控孔结构和孔尺寸，可以优化电池的充放电性能、循环稳定性和容量保持率。
锂离子电池及其制备方法和多孔铝碳复合材料的应用[发明专利]
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专利名称：锂离子电池及其制备方法和多孔铝碳复合材料的应用
专利类型：发明专利
发明人：肖君林,石谦,陈小平
申请号：CN201910063412.2
申请日：20190123
公开号：CN109713289A
公开日：
20190503
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种锂离子电池及其制备方法和多孔铝碳复合材料的应用，锂离子电池的制备方法包括以下步骤：提供正极、隔膜和电解液；将多孔铝箔进行碳离子注入，得到负极；将所述正极、所述隔膜、所述负极和所述电解液装配加工得到所述锂离子电池。
本发明的发明人创造性地采用一种特定的多孔铝碳复合材料，即注入碳离子的多孔铝箔作为负极，其可同时充当活性负极材料和集流体，不仅能有效改善金属铝负极循环过程中体积膨胀和嵌锂后导电性差等问题，提升循环性能和倍率性能，同时由于多孔铝箔克容量更高、质量更轻、厚度更薄，用作负极能够有效提升电池的能量密度。
申请人：桑顿新能源科技有限公司
地址：411100 湖南省湘潭市九华示范区奔驰西路78号
国籍：CN
代理机构：广州华进联合专利商标代理有限公司
代理人：黄晓庆
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咖啡渣制备活性炭及其在环境污染治理应用进展
咖啡渣制备活性炭及其在环境污染治理应用进展发布时间：2023-02-06T02:23:28.170Z 来源：《中国科技信息》2022年第9月第18期作者：陈昶敏陈铢莲李伟涛[导读] 咖啡在其生产过程中会产生大量的咖啡渣。
现阶段填埋与焚烧常用的咖啡渣处理方法，陈昶敏陈铢莲李伟涛东莞城市学院东莞城市学院东莞城市学院摘要：咖啡在其生产过程中会产生大量的咖啡渣。
现阶段填埋与焚烧常用的咖啡渣处理方法，这样不仅资源使用率偏低还会引发严重的环境污染。
咖啡渣资如何实现源化利用现已成为一大研究热点。
基于此，本文将咖啡渣制备活性炭作为研究对象，简要分析在治理环境污染中的应用进展。
关键词：活性炭；咖啡渣；治理环境污染；应用进展引言：在防治环境污染等很多领域，均有涉及活性炭的使用，可受限其原料价格、品位等因素很难满足大量生产的需求。
由于能源资源紧缺、环境污染逐渐恶化等问题，再利用咖啡渣、秸秆等废物生产活性炭已成为热门议题。
将弃咖啡渣作为制备活化炭的原料，因成品性能优越而具有十分广阔的应用前景。
一、活性炭基本概述（一）吸附特点吸附主要指的是存在两相的情况下，相中物质或是在这一相中能够被溶解的物质，与两相界面附近区域的浓度及两相内部不同的现象[1]。
结合吸附剂以及吸附质彼此产生作用的形式，将吸附划分成两种分别是物理与化学吸附。
第一，物理吸附。
通过分子之间的范德华力产生，一方面拥有较快的吸附速度，另一方面在低温状态也能大量吸附。
第二，化学吸附。
属于无法逆转的化学反应，通常情况下吸附速度缓慢但是吸附热大，处在较高温度环境进行吸附。
这两种吸附现象是相伴产生的，一般在水处理应用条件下，大部分吸附反应均是上述两种吸附作用的综合成果。
（二）活化方法现阶段，活性炭制备的主要方法有物理、化学活化以两种活化方法的综合。
第一，物理活化：先进行热解炭化再置于氧化性气体环境中通过高温活化；第二，化学活化：直接混合活化剂与原料的活化方法；第三，物理化学活化：交叉使用物理和化学活化的方法。
一种碳化咖啡渣为基底的多孔吸附剂、其制备方法及其应用[发明专利]
![一种碳化咖啡渣为基底的多孔吸附剂、其制备方法及其应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e6123acaaaea998fcd220eb3.png)
专利名称：一种碳化咖啡渣为基底的多孔吸附剂、其制备方法及其应用
专利类型：发明专利
发明人：陈莎,张启玉,梁艺萱,周健,费佳颖,李素梅
申请号：CN202110218727.7
申请日：20210227
公开号：CN112791702A
公开日：
20210514
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种碳化咖啡渣为基底的多孔吸附剂的制备方法，其特征在于，包括：(1)通过高温碳化方式将咖啡渣制备为碳化咖啡渣，研磨过筛至指定尺寸，得到碳化咖啡渣微粒，活化，备用；(2)向金属盐有机溶液中依次加入有机配体溶液和碳化咖啡渣微粒的混合液，室温下搅拌30min，将固体颗粒用有机溶剂洗涤、干燥，即得。
本发明通过高温灼烧废弃咖啡渣形成生物质活性炭的方式，实现对咖啡渣的废物利用，并通过将碳化咖啡渣与MOFs材料复合形成一种以碳化咖啡渣为基底的多孔吸附剂，将其应用于污水处理，尤其是染料刚果红的污水处理中，用于吸附污水中的染料。
该材料不仅对水体中的染料有良好的吸附性能，更实现了废弃咖啡渣的回收再利用。
申请人：北京工业大学
地址：100022 北京市朝阳区平乐园100号
国籍：CN
代理机构：北京东方芊悦知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：彭秀丽
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多孔碳的制备改性及其在锂硫电池中的应用
多孔碳的制备改性及其在锂硫电池中的应用多孔碳的制备改性及其在锂硫电池中的应用在新能源领域中，锂硫电池以其高能量密度和低成本等优势受到广泛关注。
然而，锂硫电池由于硫正极在充放电过程中的体积膨胀和溶解问题，导致其循环稳定性和能量密度受到限制。
多孔碳材料作为一种优异的电极材料，被广泛研究和应用于锂硫电池中，以提高电池的循环寿命和性能。
多孔碳的制备方法有很多种，常见的包括模板法、溶胶-凝胶法和碳化法等。
模板法通过在针对的模板上沉积碳前体材料，并随后去除模板，得到具有特定孔径和结构的多孔碳材料。
溶胶-凝胶法则是通过将溶胶体系中的有机物加热或干燥，使其形成具有孔洞结构的胶体，并再经高温煅烧得到多孔碳。
碳化法则通过煅烧含有碳前体材料的模板，使其在高温下碳化生成多孔碳。
除了制备方法外，多孔碳的表面改性也是提高其在锂硫电池中应用性能的关键。
一种常用的表面改性方法是通过封装剂改性。
在这种方法中，多孔碳通过封装剂封装进去，并通过热压或浸渍等方式，将封装剂固定在多孔碳表面。
这种表面改性能够增加多孔碳材料的化学反应活性，并阻止硫正极材料的溶解，从而改善锂硫电池的循环寿命和能量密度。
多孔碳的应用在锂硫电池中体现出了显著的优势。
首先，多孔碳材料提供了大量的孔隙结构，有利于催化剂的扩散和硫化物的封装。
这些孔隙能够提供更多的活性位置，从而加速锂硫反应的进行。
其次，多孔碳材料能够有效地固定硫化物，防止其溶解和漂移，从而增强电池的循环稳定性和充放电容量。
此外，多孔碳材料具有较高的导电性和良好的结构稳定性，能够抵抗体积膨胀引起的应力，提供更稳定的电池性能。
近年来，研究人员通过不断改进多孔碳的制备和改性方法，成功研发了一系列优异的多孔碳材料并应用于锂硫电池。
例如，使用氮化钛作为模板，在其表面上沉积多孔碳材料，能够形成具有高比表面积和丰富孔结构的多孔碳。
这种多孔碳材料能够提供更多的活性位点，促进硫化物的封装和催化，从而显著提高锂硫电池的能量密度和循环寿命。
多孔炭材料的制备与石墨烯在锂离子电池的应用
多孔炭材料的制备及石墨烯在锂离子电池中的应用由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的多孔炭材料在具备炭材料性质（如化学稳定性高、导电性好、价廉等）优点的同时，还具有比表面积大等特点。
因此，多孔炭材料可应用于分离净化、催化、光学器件、能量存储、生物分离薄膜及纳米反应器等领域。
由三维网络结构形成的大孔结构使多孔炭材料具有优异的吸附性能。
目前，随着多孔炭材料研究的深入，制备多孔炭材料不仅需要控制其介观结构、孔径及孔道排列，而且对其微米级的宏观形貌也有要求。
现已成功合成了球、纤维、棒、单晶和体材料等多种形貌的介孔炭材料。
1 多孔炭材料类型与原材料1.1 多孔炭材料类型多孔炭材料按孔直径大小可分为微孔炭材料（＜2 nm ），介孔炭材料（2~50 nm ）和大孔炭材料（＞50 nm ）。
其中微孔炭材料又分为极微孔（＜0.7 nm）和超微孔炭材料（0.7~2 nm ）。
多孔炭材料还可分为无序多孔炭和有序多孔炭材料。
1.2 制备多孔炭材料的原材料制备多孔炭材料的原料主要有生物质材料、合成高分子材料、废弃高分子材料、焦油与煤炭材料等。
但不同原料制备的多孔炭，其结构有明显差异。
1.2.1 生物质材料可用作炭材料前驱体的生物质材料有：植物的枝、干、叶、果实与果壳；动物的骨头和粪便；海洋生物（如海藻）；还有蔗糖、糖蜜、咖啡豆、甘蔗渣、甜菜渣、木质素等。
以大叶合欢种子荚为原料，采用微波法能制备用于吸附对氯苯酚的微孔活性炭，吸附容量为300.6 mg/g。
以稻壳灰为原料，制备的活性炭比表面积和平均空隙达到 1 713 m 2 /g 和 4 nm。
Hayashi 课题组采用K 2 CO活化炭化杏仁壳、椰子壳、核桃壳和木质素等制备了多孔炭材料。
也有用K 3CO 3 活化木屑，微波法成功制得微孔炭的报道。
21.2.2 合成高分子材料合成高分子可通过选择单体与聚合技术控制其元素组成、分子量及分子链的形状。
因此，合成高分子既可作为介孔结构导向剂，也可作为炭材料前驱体。
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中存在由 s p 2 杂化碳形成 的 石 墨 片 片 段,即 产 物 具 有较高的石墨化程度;所 有 产 物 的 峰 形 均 较 宽,表
明产物中 存 在 较 多 无 定 形 碳[14];随 着 活 化 温 度 的
升高,衍 射 峰 变 窄,峰 强 度 增 大,表 明 活 化 温 度 升
高 可 提 高 多 孔 碳 的 结 晶 度 ,即 在 较 高 温 度 下 制 备 的 样品石墨化程度较高.
咖啡渣制备多孔碳材料及其在锂离子电池上的应用
田文卿 1 ,吴雪艳 1 ,魏 霄2
(1 .上海交通大学 材料科学与工程学院,上海 2 00 2 40 ;2 .上海交通大学 化学化工学院,上海 2 00 2 40)
摘要:以咖啡渣为原料,利用碳化与活化反应制备出 多 孔 的 碳 材 料,并 利 用 X 射 线 衍 射、扫 描电子 显 微 镜、Raman 光 谱 和 N2 吸 附 脱 附 等 方 法 分 析 该 材 料 的 物 理 化 学 性 质.结 果 表 明: 该材料具有较高的石墨化程度;当质量电流密度为 0 .1 A/g 时,其首圈放电和充电质量比容 量值分别为 1 0 2 9 mA·h/g 和4 6 1 mA·h/g,且循环稳定性较好,其质量比容量远高于石墨 的理论容量(3 7 2 mA·h/g). 关 键 词 :锂 离 子 电 池 ;负 极 材 料 ;多 孔 碳 ;生 物 质 ;咖 啡 渣 中图分类号:O48 2 .4 文献标志码:A 文章编号:1 6 7 1-5 48 9 (2 0 1 4)04-0 80 2-0 5
锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、工作电压高和 无 记 忆 效 应 等 优 点,其 负 极 材 料 是 影 响 锂离子电池性能和成本的关键因素.
多孔碳材料具有独特的结构,且热稳定性和化学稳定性 较 好,制 备 成 本 低,在 锂 离 子 电 池 电 极 材 料方面应用广泛.多孔碳的制备一般分为模板法[1-3]和 催 化 活 化 法[4-5].由 于 生 物 质 材 料 具 有 可 再 生 和 环境友好等特征[6-7],因此利用生物质原料制备 各 种 碳 材 料 已 引 起 人 们 广 泛 关 注[1 ,8-1 1].多 孔 碳 材 料 因 制备条件不同而具有不同的结构[12],进而影响材料的电化学性能.影响多孔碳性能的因素包 括 碳 前 驱 物 的 结 构 特 性 和 化 学 活 化 剂 的 反 应 活 性 及 活 化 条 件 (活 化 温 度 和 时 间 ).
Abstract:An easy carbonization and activation approach was employed to synthesize porous carbon material with coffee grounds as carbon source.X-ray diffraction (XRD),Raman spectroscopy,and scanning electron microscopy (SEM)show that the prepared material possesses a disordered structure with a relatively high graphitization degree. The existence of mesopores was confirmed by the nitrogen adsorption/desorption isotherms as well as the pore size distribution curve. At a mass current density of 0 .1 A/g,the initial discharge and charge capacities of the prepared material can reach as high as 1 0 2 9 and 4 6 1 mA· h/g,respectively,much higher than the theoretical capacity of graphite (3 7 2 mA·h/g). Key words:lithium ion battery;anode material;porous carbon;biomass;coffee grounds
不同活化温度下制备多孔碳的电化学性能测试 结果如图 2 所示.由图 2 (A)可见:C-6 00 的首圈放
图 1 不同活化温度下制备多孔碳的 XRD 谱 Fig.1 XRD patterns of carbon materials prepared at different temperatures
先将 m (样品)∶m (导电剂乙炔 黑)∶m (黏 合 剂 聚 偏 氟 乙 烯)= 8 ∶ 1 ∶ 1 混 匀,再 将 混 合 物 均 匀 涂 覆于铜箔上(厚度为 1 5 0 μm),然后转移至 80 ℃真空烘箱中干燥约 1 2 h,以此作为工作电极.其中电 极为金属锂片,隔膜为 whatman 玻璃纤维隔 膜(GF/A 1 8 2 0-04 7 ),电解液为 LiPF6-碳酸乙烯酯(EC) (1 mol/L)+碳酸二甲酯(DMC)(其体积比为 1 )溶液.将上述材料在 Ar 气氛的无水无氧手套箱中组装 成纽扣式电池.将电池静 置 2 4 h 后,对 电 池 进 行 恒 电 流 (质 量 电 流 密 度 为 0 .1 A/g,电 压 为 0.0 1 ~ 3 .0 V)充放电循环测试.采用电化学工作站对所组装的纽扣电池进行电化学阻抗测试.该测试在电池 的开路电压下进行,将铜片作为导线连接纽扣电池,电池正极为工 作 电 极,负 极 作 为 对 电 极 和 参 比 电 极,振幅为 5 mV/s,响应频率为 0 .0 1 ~1 00 kHz,环境温度为 2 5 ℃.
在高纯 N2 气氛下,将咖啡渣于 5 00 ℃碳化处理 3 h.称取 1 .0 g 碳 化 产 品,置 于 5 0 mL KO H 溶 液(1 0 mol/L)中浸泡 2 4 h 后,将过滤分离出的碳化产物转移至 1 00 ℃烘箱中干燥 6 h.将所得样品置 于通 N2 的管式 炉 中,控 制 升 温 速 率 为 5 ℃/min,分 别 由 室 温 升 至 6 00 ,800 ,1 000 ℃,保 温 活 化 处 理 2 h 后,先将所得活化产物置于 2 5 mL 浓硝酸中,1 40 ℃回流 4 h,再进行抽滤分离和去离子水洗涤(洗 至滤液 p H =7 ),经 1 00 ℃干燥后即可得最终产物. 1 .3 结构表征测试
2 结果与讨论
2.1 不同活化温度下制备多孔碳的结构和电化学性能表征
6 00 ,800 ,1 000 ℃制得的多孔碳分别用 C-6 00 ,C-800 ,C-1 000 表示,其 XRD 谱如图 1 所示.由图 1
可见:所有产物均在 2θ 为 2 6°和 4 3°处 出 现 2 个 衍
射峰,分别对应石墨(00 2 )晶面的衍射峰(石墨片平 行堆积产 生[13])和 (1 0 0 )晶 面 的 衍 射 峰,表 明 产 物
804
吉 林 大 学 学 报 (理 学 版)
第 52 卷
电和充电质量比容量值最小,分别为 8 2 4 mA·h/g 和 3 8 8 mA·h/g,C-800 的首圈放电和充电质量比 容量值最大,分 别 为 1 0 2 9 mA· h/g 和 4 6 1 mA· h/g,C-800 的 质 量 比 容 量 远 大 于 石 墨 的 理 论 容 量 (3 7 2 mA·h/g)和大多数生物质碳材料的容量[15];C-80 0 的首圈 Coulomb 效率为 44 .9 %,表明其不可 逆容量较大,这是由于形成了固体 电 解 质 界 面 膜 并 发 生 了 不 可 逆 的 插 锂 反 应[1 6]所 致;C-1 0 0 0 的 首 圈 放电和充电质量比容量分别为 9 6 1 mA·h/g 和 4 5 3 mA· h/g,这 是 由 于 在 一 定 温 度 范 围 内,活 化 温 度升高导致材料中孔隙结构增加,因此 C-800 具有高于 C-6 00 的质量比容量,但温度过高会提 高 碳 材 料 的 石 墨 化 程 度 ,从 而 影 响 产 物 首 圈 充 放 电 的 质 量 比 容 量 ;在 制 备 多 孔 碳 的 第 一 次 充 放 电 曲 线 上 未 出 现平台[17],与常见的硬碳材料充放电特征 相 符.由 图 2 (B)可 见,循 环 5 0 圈 后,C-6 0 0 ,C-80 0 ,C-1 0 0 0 均呈良好的循环稳定性,第 5 0 圈的放电质量比容量分别为 3 0 5 ,2 7 4 ,2 4 6 mA·h/g,其 Coulomb 效率 均大于 9 7 %,即具有良好的循环性能.其中 C-800 优于 C-6 00 和 C-1 000 的循环稳定性.
1实验
1 .1 试剂与仪器 咖啡渣所用咖啡粉产自意 大 利;分 析 纯 氢 氧 化 钾 和 浓 硝 酸 购 自 上 海 市 国 药 集 团 化 学 试 剂 有 限 公
司;高纯水由 Millipore Elix 处理所得;高纯 N2 (体积分数为 9 9 .9 9 %)购自上海市 浦 江 气 体 有 限 公 司; 制备所用的仪器分别为蓝电(LAND)电池测试系统(武汉蓝电电子有限公司)和 CHI6 6 0 电学工作站 (上 海 辰 华 仪 器 公 司 ). 1 .2 多孔碳材料的制备
分别用日本 Rigaku 公司生产的 D/max-2 2 00/PC 型粉末 X 射 线 衍 射 仪、德 国 Bruker 公 司 生 产 的 Optics Senterra R2 00-L 型 Raman 光谱仪和日本 JEOL 公司生产的 JEM-2 1 00 型扫描电子显微镜表征 并分析样品 的 微 观 形 貌.吸 附 脱 附 等 温 线 及 孔 径 分 布 曲 线 数 据 从 美 国 Micromeritics 公 司 生 产 的 ASAP 2 0 1 0 M+C 型氮气吸附-脱附仪上采集(液氮温度为 7 7 K). 1 .4 电池的制备与电化学性能测试