不同溫度下水稻秸稈多孔生物炭結構與電化學性能

牛文娟，鄧繼猛，馮雨欣，鐘 菲，李楚儀，吳 可，曹紅亮※

（1. 農業農村部長江中下游農業裝備重點實驗室，華中農業大學工學院，武漢 430070；2. 湖北工程學院化學與材料科學學院，孝感 432000；3. 江西農業大學工學院，南昌 330045）

0 引 言

中國是農業大國，作物秸稈年產量接近11.35億t，如何有效實現作物秸稈的無害化、資源化利用，是農業生產綠色可持續發展的必由之路，也是“碳達峰”和“碳中和”的戰略需求。伴隨著化石能源的消耗殆盡和環境的日益惡化，新型儲能材料的開發利用越來越受到人們的廣泛關注。作物秸稈木質纖維含量豐富，是制備多孔生物炭的廉價原料。多孔生物炭一般具有相對發達的孔隙結構和一定豐度的活性基團，是良好的儲能材料，可作為超級電容器的碳基電極材料。多孔生物炭的孔隙結構和表面活性對其優異的電化學性能具有重要作用。多孔生物炭中的大孔充當電解質儲存器，中孔作為離子運輸通道，微孔提供了電荷調節位點，而其表面活性基團可提高生物炭在電解質水溶液中的潤濕性，促進離子在孔隙內的滲透和運輸。

多孔生物炭必須同時具有發達的孔隙結構和豐富的表面活性，才能使其具有高比電容和高穩定壽命等優異的電化學性能。隨著熱解活化程度的加深，將生物質直接熱解活化制備的多孔生物炭的石墨化程度增強，孔隙結構增加，但其孔隙結構不發達、表面活性基團變少，常常導致其電化學性能欠佳。同時，熱解活化后的多孔生物炭表面還容易粘附多環芳烴、酚類、苯類等焦油類物質。……