生物遺態炭基材料的製備與應用

第1章 緒論1
1.1生物遺態材料概述1
1.2生物遺態材料分類2
1.2.1以原材料進行分類3
1.2.2以產物進行分類8
1.3生物遺態材料應用18
1.4本書的主要研究內容22

第2章 生物遺態材料製備方法和表徵技術23
2.1生物遺態炭的製備方法23
2.1.1直接炭化法23
2.1.2水熱炭化法23
2.1.3活化法24
2.2生物遺態SiC的製備方法25
2.2.1液相滲矽法25
2.2.2溶膠-凝膠和碳熱還原法25
2.2.3氣相滲矽法25
2.3生物遺態炭負極鉀離子電池的製備25
2.4材料的表徵與分析26
2.4.1X射線衍射儀26
2.4.2掃描電子顯微鏡27
2.4.3透射電子顯微鏡27
2.4.4拉曼光譜儀27
2.4.5孔徑及比表面積儀28
2.4.6X射線光電子能譜儀29
2.4.7壓汞分析儀29
2.4.8熱重分析儀29
2.4.9顆粒強度測定儀30
2.4.10電感耦合等離子體原子發射光譜儀30
2.5電池的電化學性能測試30
2.6電催化劑性能測試31
2.7SiC催化劑性能測試32

第3章 生物遺態炭材料33
3.1玉米皮的熱解行為33
3.2生物遺態炭的形貌結構35
3.3生物遺態炭的物相特徵37
3.4生物遺態炭的孔結構特徵38
3.5生物遺態炭的表面結構特徵40

第4章 生物遺態SiC材料43
4.1具有小米微觀結構的SiC材料43
4.1.1炭範本的形成44
4.1.2液相滲矽法製備的bioSiC48
4.1.3溶膠-凝膠和碳熱還原法製備SiC52
4.1.4氣相滲矽法製備SiC55
4.2具有高粱和藕微觀結構SiC的製備57
4.2.1具有高粱微觀結構SiC的製備59
4.2.2具有藕微觀結構SiC的製備65

第5章 生物遺態材料表面分形計算73
5.1引言73
5.2計算方法75
5.3表面分維數的計算77
5.3.1小米基炭範本和bioSiC的表面分維數77
5.3.2高粱基炭範本和bioSiC的表面分維數78
5.3.3藕基炭範本和bioSiC的表面分維數79

第6章 生物遺態炭鉀離子電池負極81
6.1引言81
6.2核桃分心木基N摻雜炭的形貌結構81
6.2.1核桃分心木基N摻雜炭的微觀形貌82
6.2.2核桃分心木基N摻雜炭的物相特徵83
6.2.3核桃分心木基N摻雜炭的孔結構特徵84
6.2.4核桃分心木基N摻雜炭的表面特徵85
6.3核桃分心木基N摻雜炭負極電化學特性87
6.3.1迴圈伏安分析87
6.3.2恒流充放電分析88
6.3.3儲能機理分析91

第7章 生物遺態炭超級電容器電極94
7.1引言94
7.2不同比表面積核桃分心木基炭的形貌結構95
7.2.1不同比表面積炭的形貌結構特徵95
7.2.2炭材料物相結構特徵97
7.2.3不同比表面積炭的孔結構特徵99
7.2.4不同比表面積炭的表面特性99
7.3電容性能分析101
7.4對稱超級電容器的性能104

第8章 生物遺態炭在ORR和OER中的應用107
8.1引言107
8.2豆渣基炭形貌結構特徵108
8.3電催化性能分析113

第9章 生物遺態SiC催化應用120
9.1引言120
9.2催化性能分析121
9.2.1Al2O3助劑對催化劑性能的影響121
9.2.2Ni/bioSiC-Al2O3和Ni/SiC-Al2O3催化劑在不同空速下催化性能的比較125
9.2.3反應前後催化劑的SEM表徵126

第10章 展望129

參考文獻132

王慶

博士，東北大學秦皇島分校副教授，碩士生導師。目前主要從事生物遺態材料、電化學儲能材料與器件的研究工作。近年來承擔與參與國家自然科學基金、河北省自然科學基金、遼寧省自然科學基金、河北省中央引導地方科技發展資金項目、河北省高等學校科學研究項目重點專案、中央高校基本科研業務費等多項研究課題，發表SCI論文30餘篇，獲授權發明專利多項。相關研究成果獲得2019年高等學校科學研究優秀成果獎(科學技術)二等獎(排名第3)、2018年河北省科技進步獎二等獎(排名第2)、2018年中國有色金屬工業科學技術獎(發明)一等獎(排名第2)。