基于纤维素的气凝衍生N,B-co-doped多孔生物炭用于高性能CO2捕获和超级电容器

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 环境科学 环境科学

背景情况:

• 多孔生物炭对二氧化碳捕获和超级电容器具有显著的潜力.
• 通过激活和异原子兴奋剂进行修改可以提高生物炭性能.
• 来自气凝的生物炭为材料开发提供了一个有前途的平台.

研究的目的:

• 为了合成和描述一种新的和联合的多孔生物炭 (NBCPB).
• 评估用于二氧化碳捕获应用的NBCPB材料.
• 评估NBCPB在电化学储能装置 (超级电容器) 的性能.

主要方法:

• 合成N,B双化纤维素气凝.
• 在现场使用改性-尿素方法进行N和B兴奋剂.
• 激活和盐模板使用酸.
• 在特定的温度下 (例如650°C) 碳化和激活.

主要成果:

• 优化的NBCPB-650-1实现了高特异性表面积 (891 m2·g-1) 和微孔体积 (0.40 cm3·g-1).
• 卓越的二氧化碳吸附能力 (在100kPa时4.19 mmol·g-1),具有高的CO2/N2选择性和可重复使用性 (>在10个循环后97.5%).
• 高容量 (220.9 F·g−1 在 1 A·g−1) 和能量密度 (9 Wh·kg−1 在 100 W·kg−1) 超级电容应用.

结论:

• 新的NBCPB材料显示了对二氧化碳捕获和电化学能量储存的巨大希望.
• 异原子兴奋剂和激活是增强多孔生物炭特性的有效策略.
• 这项研究提供了一个可扩展的方法,用于生产修改的多孔生物炭,用于实际应用.