活性炭具有发达的孔道结构,较高的比表面积,在日常生活中的使用非常广泛。它一般以坚果壳等生物质为原料,通过碳化活化的方法来得到。一般情况下,含有碳元素比较多的物质,通过在惰性气氛下煅烧,都可以得到炭材料(有些物质会直接分解)。研究人员们,在选择原料方面煞费苦心,期望得到一些在特定应用上性能优良的炭材料。今天小编就盘点一下那些很接地气,且脑洞大开的研究。
1. 抽烟抽出来的EES。(DOI: 10.1039/C7EE02616A)
全球每年消费5800000000000支香烟,产生的香烟滤嘴有超过800, 000公吨。滤嘴的主要成分是醋酸纤维素,在自然界无法生物降解。这篇文章以香烟滤嘴为原料,通过水热碳化和后期活化的方法,制备得到具有高比表面积(4300 m2 g-1),高孔容的活性炭(2.09 cm3 g-1)。得到的多孔炭材料在储氢方面表现出优异的性能。
2. 买一个西瓜,如果没吃完的话,可以用来发一篇ACS Nano。
这篇文章以西瓜瓤为原料,通过直接水热的方法,得到炭气凝胶。得到的炭气凝胶表现出较好的可压缩性,且高温碳化后能作为电极材料应用在超级电容器中。(我敢打赌,这里用的是无籽西瓜)
3. 嚼完甘蔗,甘蔗渣可以用来发论文。(DOI: 10.1021/acssuschemeng.5b00926)
以CaCl2为活化剂,同时加入尿素作为氮源,以甘蔗渣为原料。通过一步碳化活化的方法得到氮掺杂的多孔炭材料。
4. 鸡蛋中的空气膜,特殊的网状结构。(DOI: 10.1002/aenm.201100548)
鸡蛋壳和蛋清之间有一次很薄的膜,鸡蛋能够通过这次膜进行呼吸。在电子显微镜下,这一层膜是一个三维相互连接的网状结果。在800 oC高温碳化后,这种三维网状结构仍然能够保持。300 oC空气活化后,能引入丰富的微孔结构。制备得到的碳材料在超级电容器方面有很好的应用。
5. 全身是宝的鸡蛋,蛋白也可以用来做炭,还能顺手发一篇EES。(DOI:10.1039/C3EE43979H)
这篇文章,使用乙醇把蛋白沉淀出来。通过先碳化,再使用KOH活化的方法来制备得到高比表面积的活性炭。该材料应用到超级电容器中表现出很好的性能。
6. 花生壳,内外有玄机。(DOI:10.1039/C4EE02986K)
花生壳包含外壳和内膜;外部的壳部分比较坚硬,内部的膜比较柔软和蓬松。在组成上,外壳所含有较多的纤维素,而内膜所含的较多的木质素。这篇论文将花生壳分为两部分,分别进行碳化。将外壳碳化所得的炭材料作为钠离子电容器的正极,而内膜衍生得到的炭材料作为钠离子电容器的负极;这种针对同一前驱体进行不同功能的材料设计值得学习。
7. 香蕉皮也来凑一波热闹。(DOI: 10.1021/nn502045y)
这篇文章告诉我们几个数据。美国人消费的水果中50%的是香蕉;香蕉重量的40%是香蕉皮,而它们被扔在垃圾桶中,这是一种巨大的浪费。所以这篇文章把它们做成炭,用来做锂离子和钠离子电池。
8. 花粉做的炭,会不会很香?(DOI: 10.1002/smll.201202943)
大家领略过花朵的美丽和芬芳。花朵中含有大量的花粉,左图中就是花粉的实物图,可以食用。在扫描电镜下,花粉微观结构也很漂亮。如果把他们烧成炭,其电容器性能也还不错。
9. 绿茵茵的小草——可以用做量子点(DOI: 10.1002/adma.201200164)
以草为原料,通过水热的方法可以得到炭量子点,并应用于选择性Cu(II)检测。
10. 蚕茧碳化作为微生物燃料电池催化剂(https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2016.12.046)
蚕茧中大部分成分是蚕丝蛋白,也就是蛋白质。和上述提到的鸡蛋一样,它也是一种含有杂原子的碳源,直接碳化后可以得到杂原子改性的碳材料,用做非金属的催化剂。
11. 木耳做炭在电容器中的应用。(https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2014.12.014)
干燥的木耳非常干瘪,吸水之后非常的饱满,这样与其内部结构有关系。利用这个特性,可以将活化剂很好的“灌入”到前驱体中,一步活化碳化,得到高比表面积炭。
12. 剑麻做炭,在电容器中的应用。(DOI: 10.1021/nn400731g)
剑麻有很特殊的微观结构,其半纤维素,木质素和纤维素的分布比较有特色。使用氢氧化钾活化后,可以得到三维的片状结构,且具有2287 m2/g的比表面积。
13. 苔藓碳化制备片状炭材料。(DOI: 10.1021/nn404640c)
苔藓类植物的结构很有特色,在碳化后,其孔道结构也能保持的很好。通过活化引入孔道,其在钠离子电容器中有很好的应用。
14. 你知道软饮料中含有多少糖吗?看看他能合成多少炭就行了!(DOI: 10.1016/j.carbon.2015.05.019)
可乐等软饮料中究竟含有多少糖呢?拿他们进行水热一下,你会发现里面的炭确实不少。
15. 研究人员的脑洞究竟有多大?看看这篇论文吧。(doi:10.1038/s41598-017-11229-6)
这篇来自友邦领国的研究论文,让我佩服的五体投地。至少在做实验的时候,以尿液做为原料,牺牲还是蛮大的。
鸟语虫声总是传心之诀,花英草色无非见道之文!
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