作为许多组织损伤和疾病的主要原因,活性氧(ROS)和反应性氮种(RN)众所周知,对包括脂质,蛋白质和DNA在内的细胞中的各种生物学成分非常有害。已经过人工设计并合理地合成了许多抗氧纳米材料,以保护细胞免受活性氧/反应性氮物种引起的氧化损伤。最近的研究表明,低维碳抗氧化纳米材料由于其微小的纳米级和独特的物理化学特性而受到了很多关注。因此,简要概述了抗氧化剂低维碳材料的最新进展。通常,碳纳米材料根据其纳米结构尺寸进行分类,这些尺寸为零维度,一维和二维。最后但并非最不重要的一点是,还讨论了这些高性能低维材料和生物医学领域的挑战和观点。
生物质基碳材料由于环境友好、自然丰富以及特殊的多孔结构等特点在储能领域引起了人们的广泛关注。本文系统地讨论了生物质基电极材料种类与超级电容器性能之间的关系。一方面,详细分析了活性炭的具体形貌、杂原子的引入和石墨化程度对其电化学性能的影响,为生物质基炭在清洁能源领域的应用指明了方向。另一方面,机器学习,特别是人工神经网络模型,作为数据挖掘技术被广泛应用于预测电极材料的电化学性能,使生物质基超级电容器的构效关系更加具体。结合理论预测,对生物质基活性炭的合成研究进展进行了总结,为储能超级电容器的应用提供了有意义的指导,并提出了生物质基碳材料在超级电容器中当前面临的挑战和新趋势。
摘要:通过可扩展且经济的工艺将石油焦和染料废水等工业废弃物战略性地升级改造为增值材料是同时解决能源和环境问题的有效方法。用杂原子掺杂碳电极被证明可以通过改变电极润湿性和电导率来显著提高电化学性能。这项工作报告了利用染料废水作为唯一掺杂源,通过一步热解法合成 N 和 S 共掺杂石油焦基活性炭 (NS-AC)。更重要的是,我们大规模生产的废水和石油焦衍生的活性炭(20 千克/批)在以 1 M TEATFB/PC 为电解质的软封装全电池中显示比表面积为 2582 m 2 g −1,能量密度约为 95 Wh kg −1。该可扩展的生产方法与绿色可持续的工艺可轻松被工业采用和扩大规模,而无需复杂的工艺和/或装置,从而提供了一种以低成本从废物中生产功能化碳的便捷绿色途径。
通过不断改进电极材料和电解质的性能来提升超级电容器的性能。12在电极材料方面,常见的电极材料有(i)碳、(ii)金属氧化物和(iii)导电聚合物。13,14与金属氧化物和导电聚合物相比,碳材料具有比表面积大、中/微孔率高、无毒、化学稳定性高、导电性好,能加速电解质离子的扩散,15,16因此碳基材料的研究备受关注。常见的碳基材料包括生物质、碳纤维、炭黑、碳气凝胶、碳纳米管、石墨烯等。17对于碳纤维、石墨烯、碳气凝胶、碳纳米管等,由于其成本高、碳前驱体不可再生、合成工艺复杂,无法用于商业化。 18 – 20 而生物质基碳恰好可以弥补这些不足。生物质具有天然结构,具有天然多级孔隙,这使得生物质基碳的合成比其他碳材料更容易、更安全、更便宜、更绿色。此外,生物质资源丰富,可再生。21 – 23 基于以上事实,可以推断生物质是应用于超级电容器的电极材料的良好前驱体。24 目前,多种生物质已被用作超级电容器碳材料的前驱体,例如竹子、头发、小麦、甘蔗渣、橘皮、丝绸、猪骨等。11,21,25 虽然大多数生物质基碳具有良好的电化学性能,但它们仍存在区域分布有限、生产、收集和运输困难等缺点,这可能会限制其进一步的工业化。25 – 28
北京理工大学光学与光子学院,北京,100081,中国 电子邮件:yuanyue000418@163.com 收稿日期:2022 年 5 月 1 日/接受日期:2022 年 6 月 1 日/发表日期:2022 年 7 月 4 日 本文重点研究了碳和氮掺杂碳作为超级电容电极材料的制备、结构和电化学表征。电极材料是通过粉碎、氧化预处理和键合、碳化和活化制备的,聚合物材料加工成碳基材料。为了制备碳气凝胶电极材料,采用富氮前驱体方法通过氮掺杂来改变获得的碳基底材料。 SEM 和 XRD 对形貌和晶体结构进行分析表明,掺杂样品中引入了氮,碳电极表面覆盖着云状团簇和不均匀的聚集碳颗粒,而 N 掺杂碳样品具有海绵结构,其中交织着类似石墨的薄片,具有更高的粗糙度和孔隙率,以及更大的表面积。使用循环伏安法 (CV) 和恒电流充放电 (GCD) 循环对制备的碳基材料进行电化学研究表明,N 掺杂碳比对照样品具有更高的电化学电容性能,以及理想的快速充放电性能和功率器件的高功率容量。在 1 A/g 的电流密度下,碳和 N 掺杂碳的比电容分别为 13.56 和 192.12 F/g,这意味着 N 掺杂样品的比电容比未掺杂材料提高了 14 倍。经过 10000 次循环后,N 掺杂碳的循环稳定性显示出几乎 108% 的电容保持率。根据 N 掺杂碳超级电容电极性能与早期关于超级电容器中多孔碳材料的报道的比较,N 掺杂碳超级电容电极的比电容、功率和能量密度与其他报道的 N 掺杂多孔碳结构的值相当或更好。这些测试表明,使用所述方法生成的氮掺杂碳电极材料具有较低的内阻,并且可以在超级电容器中保持良好的电化学性能。关键词:氮掺杂碳;电化学性能;富氮前体;超级电容电极材料
摘要:电池是用于固定离网,便携式电子设备和插件电动汽车应用的可持续能源过渡的骨干。锂离子电池(LIB)和钠离子电池(NIB),最常见于碳基阳极材料,通常源自不可再生来源,例如化石沉积物。生物质衍生的碳材料经过广泛研究,作为液体和鼻腔的有效且可持续的阳极候选物。这种观点的主要目的是简要介绍生物量残基为LIB的碳阳极制备,并与生物量衍生的碳物理化学结构及其对齐的电化学特性相关。此外,提出了这一有希望的研究领域面临的前景和一些挑战。这篇评论启发了读者有价值的见解,并合理地理解了制备,物理学特性和生物质衍生的碳材料作为Libs and Nibs的阳极候选者所面临的问题和挑战。
•钻石,碳纳米管,氮,Mxenes,石墨烯等的合成和掺杂。•碳材料的物理和化学修饰•电力电子,光电和传感器的钻石设备•基于碳和氮化硼的量子技术•基于钻石的能量收集(催化,…)和储存(超级盖,…)•缺陷工程和色彩中心•碳纳米型和颗粒•碳材料的理论和计算建模•基于碳的异质结构,具有新颖的氧化物,碳化物,碳化物和氮化物材料•碳材料的低温物理•碳材料•碳材料和/或在高磁场下使用新型碳材料•使用新型碳材料的碳材料•传感器等新型设备概念,等等。•基于碳纳米材料的复合材料•(BIO)医疗应用,药物输送和纳米碳安全
维罗妮卡·波萨-诺盖拉斯、艾丽西亚·戈米斯-贝伦格尔、玛尔塔·帕佐斯、玛丽亚·安吉利斯·桑罗曼、康奇·玛丽亚·康塞普西翁·奥文·阿尼亚。探索利用碳材料作为阴极在电化学高级氧化过程中降解抗生素。环境化学工程杂志,2022,10 (3),第 107506 页。 “10.1016/j.jece.2022.107506”。 �hal-03827350�
○业务计划该项目着重于研究和开发GMS(石墨烯Messponge)的应用,这是Tohoku University发明的创新碳材料,是锂离子电池(LIB)的导电添加剂。我们旨在应对缺乏结构可控性的常规碳材料难以解决的锂离子电池的关键设计挑战。通过利用GM,这可以实现精确的结构控制,我们将其发展为功能性导电添加剂。
本期题为“基于碳的聚合物纳米复合材料:制备,表征和应用,第二版”,旨在形成一系列高质量的原始/评论论文的集合,重点介绍了最新进度和新制剂,并在碳基聚合物纳米复合材料中应用新的准备工作,包括(包括(a)(a)(a)碳材料的合成和表面修饰的碳材料; (b)在聚合物基质中量身定制的碳材料大小,浓度和方向的控制; (c)碳材料与聚合物基质之间的界面性质控制; (d)评估聚合物基质中碳材料的分散状态; (e)以及使用碳基聚合物纳米复合材料和各种纳米复合材料的新应用的开发。