中图分类：TM912

学科分类：470.40

成果类别：应用技术

成果水平：未评价

研究起止时间：2015-01～2016-12

评价形式：验收

生物质是地球上丰富、可再生绿色资源,每年以约1640亿吨的速度不断再生,如何高值化利用生物质,有着重大意义。生物质是制备炭材料的主要原料之一。然而由生物制备得到的炭材料是硬炭结构,它由石墨微晶和无定形区组成,短程有序而长程无序,宏观上不呈现晶体的性质,其中还存在大量微孔、缺陷和丰富的表面化学官能团。同时由于不具有长程有序的完整石墨结构、导电性能差,这些制约了硬炭材料的应用。长期以来,人们希望通过改变硬炭的微观结构,从而提高它的性能。最直接的方法就是石墨化,使石墨微晶长大成完整的石墨片层结构,同时消除硬炭结构中的缺陷、空穴和官能团,提高晶体完整性、导电率和导热性能,从而扩展它的应用领域和范围。然而生物质在热处理过程中形成的硬炭结构,属于难石墨化炭,即使高达3000℃时也难以得到规整的石墨结构,所以目前基本没有研究从硬炭原料入手制备具有完整石墨层的炭材料。 本项目发展了一种以熔盐介质和催化剂的低温制备石墨烯的方法,从生物质材料入手,实现了椰壳生物炭从硬炭结构转变为三维多孔石墨烯的高效制备。得到具有高比表面积的三维多孔石墨烯。由于石墨结构完整,使得该三维多孔石墨烯具有很高的导电性能,用于超级电容器储能器件中,取得了良好的效果。该方法工艺简单、成本低廉,易于产业化。不仅首次破解了硬炭结构难以石墨化的难题,也为生物质资源的高值化利用开辟出了一条值得探索的道路,具有重要理论意义和潜在的应用价值。