摘要：为了满足人们对新型储能设备的需求,以生物质尤其是农林废弃物基炭材料作为电极材料的超级电容器备受关注。该研究以农业废弃物材料刀豆壳作为前驱体,采用KOH活化方法制备高比面积活性炭并作为超级电容器电极材料。以材料比电容为响应值,活化温度和活化比例为试验因素,采用中心复合设计方法(CCD,Central Composite Design)进行响应面优化研究,并探究在最佳工艺条件下制备的活性炭的电化学性能。研究结果表明:活化温度和活化比例对刀豆壳活性炭材料的比电容均具有显著影响。优化得到的最优工艺参数为活化温度694℃,活化比例4.17∶1。验证试验得到刀豆壳活性炭材料的平均比电容为254 F/g,与预测值基本吻合。同时对活性炭进行了性能表征,采用扫描电镜(SEM,Scanning Electron Microscope)和透射电镜(TEM,Transmission Electron Microscope)观察活性炭的形貌特征,通过氮气吸-脱附测试研究了炭材料的孔隙结构,结果表明:刀豆壳活性炭材料表面分布大量纳米孔,最大比表面积可达3129 m^(2)/g,总孔容达1.68 cm3/g,微孔孔容达0.96 cm^(3)/g,有利于电解液流通和电解质离子吸附。

摘要：真空绝热板(VIP)被认为是当今市场上最有前途的高性能绝热材料之一。其绝热性能主要取决于芯材。从真空绝热板的结构以及绝热机理分析芯材的重要性,并且阐述了真空绝热板芯材的发展状况。通过对各种芯材的比较,提出了真空绝热板芯材未来的发展方向。

摘要：以生物质材料棕榈壳作原料,采用KOH活化方法制备高比面积活性炭,以比表面积和微孔孔容作为考察目标,分别通过单因素试验和响应面法探究不同的制备工艺条件的影响及其最优工艺参数,并考察了最佳工艺条件下制备的活性炭的储氢性能。研究结果表明:活化温度和浸渍比值对比表面积和微孔孔容均具有显著影响,以微孔孔容模型进行预测优化得到的最优工艺参数为活化温度795℃,浸渍比值3.64,制备得到的棕榈壳活性炭的平均比表面积和微孔孔容分别为3491 m^(2)/g和1.08 cm^(3)/g。孔结构分析结果表明:棕榈壳活性炭主要以微孔为主,微孔率最高可到89%,也有中孔并存。从扫描电镜和透射电镜图也可以看出活性炭存在大量微孔和中孔,两者结果一致。同时棕榈壳活性炭的储氢性能优异,在-196℃和4 MPa条件下,其过量储氢量和绝对质量储氢量可分别高达6.4%和6.8%。

摘要：当前,真空绝热板主要采用成本较高的气相二氧化硅或不可再生的玻璃纤维作为芯材,为减少真空绝热板的成本,提高木材锯末粉的高值化利用,以木材锯末粉为原料、环氧树脂为胶黏剂制备真空绝热板,研究了木材锯末粉粒度(30~60,≥60~100和≥100~300目)和不同芯材密度(0.2,0.3,0.4和0.5 g/cm3)对真空绝热板性能的影响。试验结果表明,当密度为0.3 g/cm3时,随着锯末粉目数的增加,芯材静曲强度仅增加5%,因此,锯末粉目数对芯材静曲强度影响不明显。当锯末粉粒度为≥100~300目时,随着芯材密度的增加,芯材静曲强度增幅可达132%,因此,芯材密度对静曲强度影响明显。在满足自身成型的基础上,密度为0.2 g/cm3的芯材静曲强度可满足欧洲建筑保温材料的要求。当木材锯末粉目数小于300目且密度为0.3 g/cm3时,随着木材锯末粉目数的增加,芯材的平均孔径减小,芯材孔隙率增加,导热系数减小;当木材锯末粉粒度为≥100~300目时,随着芯材密度的增加,芯材的平均孔径减小,芯材孔隙率减小,导热系数增大;当木材锯末粉粒度为≥100~300目、芯材密度为0.2 g/cm3时,木材锯末粉真空绝热板的导热系数最低,仅为0.010 5 W/(m·K)。

摘要：以林业废弃物杉木树皮作原料,通过低温炭化和KOH高温活化两步法制备了具有高表面积和孔隙率的杉木树皮基活性炭并应用于超级电容器电极材料。以碱炭比和活化温度为试验因素,以电流密度0.5 A/g下的质量比电容为响应值,进行中心复合设计(CCD)和响应面分析。研究结果表明:杉木树皮基活性炭的比表面积最高可达1522 m^(2)/g,最大孔容可达0.84 cm^(3)/g,此时平均孔径为1.12 nm,且同时存在大量的中孔和微孔。碱炭比和活化温度的交互作用对比电容的影响显著,响应面法优化得到杉木树皮基活性炭最佳制备工艺为:碱炭比值为3,活化温度605℃,此条件下炭材料的比电容为185.7 F/g。对优化条件下制备的活性炭进行电化学性能测试发现:在0.5 A/g条件下的最大比电容为188 F/g,且具有良好的倍率性能(85.1%)。

摘要：以阳离子淀粉(CS)为增强剂,并与纳米纤维素(NC)组成二元增强体系,研究其对旧瓦楞纸箱(OCC)再生纸的增强效果。通过考察阳离子淀粉添加量对旧瓦楞纸箱再生纸主要性能的影响,筛选出合理的用量;在此基础上,通过添加纳米纤维素组成二元增强体系,进一步考察其添加量对旧瓦楞纸箱再生纸主要性能的影响。借助傅里叶红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及热重(TG)等分析方法,探讨了阳离子淀粉-纳米纤维素二元复合体系的增强机理。结果表明:当仅添加阳离子淀粉时,1.5%阳离子淀粉对旧瓦楞纸箱再生纸增强效果较佳,与空白组相比,纸张的耐破强度、抗张强度、撕裂强度分别提高了17.62%、 18.18%、 22.93%,透气度下降了28.55%。在1.5%阳离子淀粉的基础上,添加纳米纤维素后均能提高旧瓦楞纸箱再生纸的性能,当纳米纤维素添加量为1%时,其效果较好,与单独添加1.5%阳离子淀粉对比,纸张的耐破强度、抗张强度、撕裂强度分别提高了5.11%、 11.54%、 13.46%,透气度下降了12.58%。通过FTIR分析,阳离子淀粉可以与纸浆纤维结合,纳米纤维素的加入使得氢键数量变多,从而使纤维间结合的更加紧密;SEM观察旧瓦楞纸箱再生纸表面微观形貌,阳离子淀粉-纳米纤维素二元体系可以使纤维间的结合变紧凑且紧密;TG结果显示,加入阳离子淀粉-纳米纤维素可以使旧瓦楞纸箱再生纸热降解达到600℃,剩余的残渣量变多,是其与旧瓦楞纸箱再生纸的交联。阳离子淀粉-纳米纤维素对旧瓦楞纸箱再生纸的增强效果显著,研究结果可为旧瓦楞纸箱的重复回收利用提供参考依据。

摘要：以杉木和落叶松的木粉为研究对象,测定其三大化学组分的含量,利用瞬态平面热源法(TPS)导热系数仪测定植物纤维素、半纤维素和木素以及不同粒径木粉的导热系数,全自动压汞仪测定不同粒径木粉内部的孔隙结构,通过场发射电子显微镜观察两种木粉表面的形貌,并与多种常用真空绝热板(VIP)芯材原料的导热系数和成本进行对比。结果表明:纤维素、半纤维素和木素的导热系数分别为86.1、55.7和50.7 m W·(m·K)-1;杉木木粉的木素含量相对较高,纤维素和半纤维含量相对较低;杉木木粉开孔较多,孔径较小;在粒径为106～150μm时,杉木木粉的孔隙率为88.2%,总孔体积为7.876 cm3·g-1,平均孔径为18.1μm,导热系数较低,为48.4 m W·(m·K)-1,并且芯材成本较其他材料低,制备所得VIP导热系数为10.6 m W·(m·K)-1。

摘要：为了研究隔热颗粒种类和添加量对竹纤维真空绝热板(VIP)性能的影响,降低VIP的生产成本,先将隔热颗粒以不同添加量加入漂白竹浆中均匀混合,经打浆、抄造、烘干后制得竹纤维-隔热颗粒复合芯材,经真空封装后得到竹纤维-隔热颗粒复合芯材VIP,用扫描电镜和压汞仪研究不同隔热颗粒添加量对复合芯材微观孔隙结构的影响,用透气度测试仪和抗张试验机测试复合芯材的机械力学性能,用热流法导热仪测定复合芯材VIP的导热系数。结果表明,竹纤维表面及竹纤维相互交织形成的三维网络结构中随机分散有隔热颗粒;隔热颗粒A较隔热颗粒B可以更有效地降低复合芯材VIP的导热性能;在隔热颗粒A添加量(质量分数)为30%时,复合芯材VIP导热系数最小,为11.4 mW·(m·K)^(-1),隔热性能良好,且在未添加吸气剂的情况下,长期放置(201 d)后,复合芯材VIP导热系数为13.0 mW·(m·K)^(-1)。与未添加隔热颗粒A的竹纤维VIP相比,复合芯材VIP稳定性和耐候性能较好,服役寿命也相对较长。利用隔热颗粒代替部分竹纤维制备竹纤维-隔热颗粒复合芯材VIP,不仅可以进一步降低生产成本,还可以有效提高VIP的保温隔热性能。