农林废弃物制备生物基碳材料及其电化学性能的研究开题报告

 2021-08-08 01:53:15

全文总字数:1788字

1. 研究目的与意义

以麦草秸秆或是胡桑枝条出发,经球磨后使木粉或麦草在机械搅拌情况下与无机盐试剂作用,屏蔽纤维素分子羟基。探讨机械搅拌和高温烧结过程中各因素对样品的影响,并寻求最佳的条件以及方法,对样品碳化烧结,制备生物基近石墨烯及其性能研究。

随着化石能源的枯竭和严峻的环境问题,对可再生清洁能源的开发、利用变得越来越重要。在电化学领域,以生物质为原料合成的碳材料以其良好的导电性、高比表面积、高稳定性等优点受到了越来越多的关注,并且生物质的可再生、价格低廉、来源广泛等优点也使得以生物质为前驱体合成的碳材料能够大规模的商业生产。

石墨烯具有的单碳原子厚度的二维结构以及完美的大π共轭体系,使其具有非常优异和独特的光、电、磁、机械等物理性能和化学性质。这些优异、独特的性质使石墨烯材料在高性能复合材料、透明电极、电子器件、以及储能器件等领域具有十分重要的研究价值和广阔的应用前景。

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2. 国内外研究现状分析

主要研究内容:

(1)以胡桑枝条或是麦草为原料,选择行星式球磨,对原料进行预处理,以减小原料的粒径,增大比表面积。

(2)寻找合适的无机盐试剂,使原料在机械搅拌下与试剂作用,不同搅拌温度和时间对屏蔽纤维素羟基的影响。

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3. 研究的基本内容与计划

[1]2004年novoselov用机械的方法成功地将石墨层片剥离观察到单层石墨层片的存在,这种单独存在的二维有序碳被科学家们称为石墨烯。

[2]baccile 等用水热处理含有卵清蛋白的葡萄糖溶液制备了 n 掺杂的碳材料,掺杂后的材料具备更好的耐热性;

[3]wohlgemuth 等制备了 n、s双原子掺杂的碳材料,与仅用 n 修饰的碳材料相比,s 的引入让材料的电化学性能进一步增强。

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4. 研究创新点

本实验采用农林废弃物来制备出高效的新型材料,达到环保且高效的废弃物循环利用。此外,石墨烯拥有低成本、高效用的优点,对能源的利用达到了更高的层次。

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