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苎麻可以“变身”储能纤维

基于生物质的碳电极材料因具有可再生、来源广、生态环保等特点而受到越来越多的关注。然而,迄今为止,构建有效的高能量密度生物基碳电极材料仍然是一个巨大的挑战。


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苎麻是我国古代重要的作物之一,距今已有四千多年的栽培历史。据统计,我国的苎麻产量占全球产量的90%以上。苎麻的生长速度快,纤维品质好,在纺织领域的应用极其广泛,然而其在高附加值先进材料开发方面还是空白。


西南交通大学的研究团队通过预嵌入KOH和CO2分子的内外双重活化功能,利用双空位缺陷效应设计了高度互联的三维双活性多孔碳纤维(DACF)。在高温活化的过程,KOH分子优先与纤维素—OH上的C原子反应形成空位。与此同时,CO2的引入更易和—C—C—上的C原子反应形成空位。


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DACF的制备及应用


测试表明,构建的三维多孔碳纤维不仅具有较高的比表面积(达1529 m2/g),而且孔径大小及分布适宜。研究者基于该多孔碳纤维进一步制造了扣式超级电容器。在EMIMBF4离子液体电解质体系中,该电容器表现出高达38.2 F/g的质量比电容和61.3 Wh/kg的能量密度(对应功率密度为875 W/kg)。


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DACF在EMIMBF4离子液体电解质体系中的电化学性能


该研究提出的分子预嵌技术和层级双空位缺陷构建技术对高能量密度储能器件的研究和应用具有重要意义,将苎麻应用于储能器件的研发有利于推动生物质材料在能源领域的应用。


(转自《纺织导报》)

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