原子锁定硅中的位错,从而提高机械强度。[2,3] 用具有不同氧化态的各种元素掺杂硅的影响已得到充分证实。在碳材料中,通过化学取代可以带来物理和化学性质的显著变化。已知碳可以形成复合材料,并且可以掺杂各种材料,包括聚合物、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、MXenes、金属有机骨架 (MOF) 等。[4–13] 然而,已经证明,用杂原子掺杂碳质材料可以改善各种性能,这是由于导电性增强、缺陷引入、孔隙率增强以及层间距离调整。近年来,一些报告强调了碳质材料在各种应用方面的进展,包括能源应用、传感应用和光伏应用。例如,2013 年,Thomas 和 Paraknowitsch 回顾了碳质材料的设计,并强调了它们在能源设备中的应用。[14] 根据该报告,S 和 P 掺杂导致碳基质中原子尺寸变化,引起结构扭曲和电荷密度改变
1. 引言 活性炭是一种具有高表面积和孔隙率的碳质材料。它来源于碳含量较高的富碳有机前体,例如煤、聚合物或生物质,在高温下对这些材料进行物理或化学活化以增加碳含量[1]。换句话说,活性炭是通过热分解碳含量较高的富碳有机材料获得的。文献中明确定义活性炭是通过富碳有机材料的物理或化学活化获得的[2]。简而言之,物理活化可以通过单阶段[3]或两阶段[4]过程进行。在常用的两阶段过程中,富碳材料的碳化是在惰性气氛中的反应器中实现的,然后使用CO 2 、蒸汽、空气或它们的混合物进行活化以增加表面积和孔隙率[5]。化学活化工艺是一个单阶段工艺,其中将碳质材料与活化剂(例如氢氧化钾、磷酸和氯化锌)混合,然后在惰性气氛下施加高温获得活性炭 [1]。其目的是通过使用任一活化工艺来合成高表面积和高孔隙率的活性炭材料。
虽然生物质废弃物数量庞大,但这些材料及其生产过程通常对环境友好、成本低、无害且易于扩展。这些优势使生物质材料成为解决环境污染问题的绝佳选择,主要是通过替代可持续性较差的同类材料。这也适用于电池等储能系统,其中多个组件对环境影响很大。在此背景下,为了应对日益增长的能源需求,人们对锂硫电池进行了广泛的研究,预计其商业化程度将不断提高。具体而言,近年来,锂硫电池可再生正极材料的使用取得了进展,这一领域得到了广泛的关注,其中对从生物质中获得的碳质材料 (C) 和/或活性炭 (AC) 进行了深入研究。本文通过对来自天然废物的碳质材料进行分类和讨论,根据生物质的类型对这一领域进行了回顾:(1)木本植物,(2)草本植物和农业,(3)水生植物,(4)动物和人类,以及(5)受污染和工业生物质废料。此外,还对所有用作硫载体的多孔碳或活性炭的来源、合成参数、物理性质以及锂硫电池中的电化学性能进行了详尽的评估。目的是对从生物质资源中制备碳的进展进行一般性描述,重点研究这些材料的结构和电化学性质(重点是过去十年),并对这一发展领域的未来研究进行展望。
生物量(例如黑醋栗叶子)可以用作产生生物炭的碳化过程的前体,该过程是一种可用作土壤修正案的富含碳的物质。为了碳化生物量废物,这项工作开发了顶级上升气温剂。近距离,最终,扫描电子显微镜(SEM),热力学分析(TGA)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析用于表征产生的生物炭。经过两个小时的气化,44.8 wt。%生物炭,固定碳含量为58.96%,从原料中产生,表明碳固醇具有很高的潜力。低水分含量可促进稳定性和处理方法,该分析还表明固定碳,灰分含量,挥发性物质和水分含量分别为3.86%,10.55%,26.63%和58.96%。生物炭的组成为63.32%的碳,2.75%的氢,1.56%的氮,4.10%的氧气和0.22%的硫。对碳化生物质的热分析显示有效的燃烧性能,其特征是在脱脂和炭氧化过程中实质性质量损失,然后在升高温度下进行灰分稳定。 FTIR光谱显示在1578 cm-1的吸收带(C-C)引起,这表明碳质材料的形成。 本研究表明碳化过程成功,并且生物炭适合用于催化,土壤修正和吸附。对碳化生物质的热分析显示有效的燃烧性能,其特征是在脱脂和炭氧化过程中实质性质量损失,然后在升高温度下进行灰分稳定。FTIR光谱显示在1578 cm-1的吸收带(C-C)引起,这表明碳质材料的形成。本研究表明碳化过程成功,并且生物炭适合用于催化,土壤修正和吸附。
在 IMRE,我一直领导一个研究团队,致力于开发用于各种应用的聚合物材料,特别是生物成像和诊断和控制药物释放、能量生成/存储和食品包装。我的团队的主要研究重点包括 1) 高性能聚合物材料和纳米结构无机材料的设计和合成,2) 混合聚合物材料的制备,3) 将混合聚合物材料转化为混合碳质材料和 4) 生物医学应用、能量生成/存储和食品包装的结构-性能关系研究。我希望与在生物成像和诊断和化学治疗、能量生成/存储和食品科学与技术方面拥有专业知识的团队合作。12 Lim Yee Fun 高级科学家 limyf@imre.a‐star.edu.sg 催化剂合成和表征、脱碳技术和材料化学。
时期激活,14光催化15和Fenton 16技术。在上述治疗系统中,用塑料废物制备的碳质材料的利用可以降低治疗成本并促进这些技术的全尺度。在这项研究中,将矿泉水塑料瓶,塑料饮水杯和塑料酸奶杯子用作制备富含碳的材料(例如石墨烯,碳球形和碳纳米管)的前体。使用能量分散X-射线光谱,X射线差异,傅立叶变换红外光谱和透射电子显微镜,研究了制备材料的化学组成,化学结构,官能团和形态。此外,通过X射线光电子体镜检查和热重分析研究了制备材料的化学状态和热稳定性。此外,使用BET表面积分析仪估算合成材料的表面积。
时期激活,14光催化15和Fenton 16技术。在上述治疗系统中,用塑料废物制备的碳质材料的利用可以降低治疗成本并促进这些技术的全尺度。在这项研究中,将矿泉水塑料瓶,塑料饮水杯和塑料酸奶杯子用作制备富含碳的材料(例如石墨烯,碳球形和碳纳米管)的前体。使用能量分散X-射线光谱,X射线差异,傅立叶变换红外光谱和透射电子显微镜,研究了制备材料的化学组成,化学结构,官能团和形态。此外,通过X射线光电子体镜检查和热重分析研究了制备材料的化学状态和热稳定性。此外,使用BET表面积分析仪估算合成材料的表面积。
此事最后一次在2024年11月29日举行的第139届EC会议上讨论,委员会发现,Birla Carbon已经在欧洲引入了Continua Continua品牌,用于欧洲的可持续碳质材料,并宣布了与Finster合作进行同样的计划。他们正在考虑升级Finster的设施和实验室,这将需要大量投资。还指出,轮胎公司的耗材通常涉及中长期合同,保证原材料的供应将有助于捆绑此类合同。委员会还希望知道申请人将采取哪些步骤来在国内采购材料,以及他们将如何确保所有进口材料仅用于制造RCB。委员会在听取申请人的意见后建议申请人在会议上提供的详细信息,以便在TRC会议上的此事中进行进一步审议/决定。
摘要。尺寸约束纳米颗粒的特定特征可有效地增强广泛的应用。工程师可以利用现象和相关的带隙来通过将光电特征纳入不同领域来打开其应用。在材料方面,像石墨烯这样的碳质纳米材料最近在研究人员中引起了很多兴趣。碳质材料类别特别有趣,因为它们具有独特的机械,化学,光学和电性能。石墨烯量子点(GQD)是碳质非物质的最新形式。GQD,并使用组创建复合材料或使用组。除了频带结构外,GQD具有不同应用的其他各种有利的功能特性。可调节的荧光,高量子效率 /量子确定性,化学稳定性提高,边缘效应,生物相容性,低毒性,光稳定性和水溶性是GQD的一些特征,这些特征对于各种应用都是可取的。
其中,S 为塞贝克系数,σ 为电导率,κ 为热导率,T 为绝对温度。ZT 用于比较热导率不同材料的热电性能。而功率因数(PF = S2σ)则比较热导率相近材料的热电效率。[1–7] 目前,Bi 2 Te 3 、PbTe 和 SiGe 等无机化合物占据热电市场主导地位。[8–12] 然而,这些化合物的使用存在若干缺点,例如毒性、原材料稀缺、成本高和不可持续。因此,人们对寻找可替代的可持续、高度丰富、低成本和无毒的材料有着浓厚的兴趣。有机半导体(例如:导电聚合物、碳质材料和纳米复合材料)由于其优越的性能(例如可用性、低热导率、易于化学改性和大规模生产)而提供了一种新兴的替代方案。通过掺杂 PEDOT 来提高导电聚合物的热电性能,可使 ZT 值达到 0.2–0.4。[13] 碳纳米结构,特别是碳纳米管 (CNT) 在通过以下方法制备的多层系统中表现出优异的热电行为