一个研究废弃物生物质转化为n型生物炭催化剂gydF4y2Ba

解决全球能源危机和环境恶化造成的化石燃料,它是至关重要的建立生态友好,安全,可靠的能源存储设备。这是在杂志上讨论gydF4y2BaElectrochimica学报。gydF4y2Ba

研究:绿色废物和腐烂的木头Energy_Conversion之间的桥梁为功能性Zn-Air电池阴极。图片来源:Kzenon / Shutterstock.comgydF4y2Ba

由于其特定的能量高,放电性能一致,和不同的表示方式,可以使用碳材料作为阴极材料Zn-air电池(ZAB),但他们的内在活性低限制了他们的电化学适用性。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

碳材料提供了一欧洲杯足球竞彩个广泛的应用,低定价,和伟大的稳定。他们内在活性低,另一方面,限制了他们的电化学适用性,可以增强通过创建活跃的斑点和瑕疵。gydF4y2Ba

碳材料的固有的欧洲杯足球竞彩活动可以提高掺杂杂原子(N、S和P),氮掺杂碳材料被认为是最有前途的一个奥尔(氧气还原反应)催化剂在众多杂原子掺杂碳材料的可能性。gydF4y2Ba

两个受欢迎的方法准备N型碳材料包括烤有机N含量高的材料碳化和用人NH之后欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba在生物质碳化过程。前者是无风险的,可靠的,而后者需要很多过程,以消除剩余的金属和模板。gydF4y2Ba

此外,有毒HF溶液和强碱性被删除模板,这是非常有害的。因此,正确激活n型碳生物质碳化的过程中没有提高后治疗的复杂性或设备需要是一个重大的科学问题。2020欧洲杯下注官网gydF4y2Ba

当前的研究不仅建立了一个简单而可行的绿色桥梁浪费生物质转化为n型生物炭催化剂奥尔及其在能源领域,但适当的实现还提供了一个绿色和生态友好的方式减少环境负荷。gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

梧桐树下,恶化了七年多收集初步的步骤。超声波清洗进行了三次使用去离子水(DIW)和乙醇。gydF4y2Ba

DIW的RW当时煮洗24小时,DIW被填充每2、4、8、14、22小时。消除的水分煮熟的RW,冻干。gydF4y2Ba

在第三阶段,20 g的北半球gydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl溶解在40毫升DIW过饱和NHgydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl的解决方案,并与0.5 g混合RW和维护的沸腾浴在50°C在冻干前48小时。gydF4y2Ba

最后,碳化在管式炉进行了3小时在1000°C的基于“增大化现实”技术的大气加热率5°C mingydF4y2Ba^1gydF4y2Ba。北威州的碳化温度- 900和北威州- 1100不一,但制备方法是相同的。gydF4y2Ba

没有沉浸在过饱和NHgydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl解决方案,rw - 1000。gydF4y2Ba

SEM, TEM, NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba研究adsorption-desorption等温线,XRD, XPS,利用拉曼光谱的技术。gydF4y2Ba

30分钟的超声振动后,催化剂墨水,和长期稳定的北威州- 1000和Pt / C催化剂被RDE评估在一个OgydF4y2Ba_2gydF4y2BaKOH溶液饱和0.1转速为400 rpm的恒定电压-0.5 V (gydF4y2BavsgydF4y2Ba。Ag / AgCl)。gydF4y2Ba

简历从0.2到-0.7 v(与Ag / AgCl) OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba饱和0.1 KOH溶液扫描速度250 mVgydF4y2Ba^1gydF4y2Ba被用来评估催化剂的耐力。gydF4y2Ba

北威州- 1000墨水和Pt / C墨水涂同样在100网不锈钢网压防水和透气膜(催化剂装载量为1.2毫克厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba),担任ZAB的阴极;电解液是6米与0.2 ZnCl KOHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba水溶液。gydF4y2Ba

阳极是锌板厚度为3毫米。LAND-CT2001A用来评估电池放电性能在大气中。CHI 760 e工作站被用来处理极化数据。gydF4y2Ba

使用总面积1×4厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba和平均催化剂装载1.2毫克厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba,建立了柔性ZAB锌板作为阳极,固态电解质凝胶电解质,北威州- 1000和Pt / C装上不锈钢网作为阴极。gydF4y2Ba

阳极是锌板直径16毫米和0.5毫米的厚度。固态电解质,上面创建的凝胶电解质是切成直径18毫米和1.5毫米的厚度。gydF4y2Ba

阴极区直径14毫米,平均催化剂装载1.2毫克厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba(北威州- 1000)。上述电极材料被用来制造2032扣式ZAB。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

图1描述了一个示意图北威州- 1000的制备过程。一开始,东的自然RW树被选为原料。接下来,洗RW沉浸在饱和NHgydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl 24小时解决方案在一个水浴(50°C)。gydF4y2Ba

北威州- 1000和3 d结构是由pyrolyzing NH自营gydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl @ RW在管式炉一个基于“增大化现实”技术的环境下(1000°C, 3小时)作为下一个步骤。最后,三个不同品种的ZAB(主、灵活和按钮)建成使用北威州- 1000。gydF4y2Ba

图1:gydF4y2Ba北威州的制备和应用的原理图- 1000。图片来源:汉族,et al ., 2022gydF4y2Ba

扫描电子显微镜(SEM)被用来检查RW-based碳化合物的形态。3 d结构仍然存在于原始森林木材碳化后保存,如图2所示。rw - 1000展览不规则表面纳米孔作为微生物降解的结果,如图2所示。gydF4y2Ba

图2汉英的微观结构及形貌进行描述了北威州- 1000。北威州- 1000表面,如图2所示,不仅孔引起的微生物活动,但也有一个NH引起的粗糙表面gydF4y2Ba_3gydF4y2BaNH分解产生的腐蚀gydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl高温。gydF4y2Ba

在北威州- 1000,现场剥落了多孔碳nanosheets超薄graphene-like (GLCNs)仍坚持通道管壁表面,如图2所示,就像在北威州- 900和北威州- 1100。gydF4y2Ba

如图2所示外:我,北威州- 1000 N和O原子的均匀分布是通过元素的映射进行验证。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba。扫描电镜的图像RW-based样本。(a)原始木材内部:炭化木材;(b)表面rw - 1000 (c)表面和北威州的放大视图- 1000;(d)去皮表面多孔超薄GLCNs和北威州- 1000的放大图;(e)的多孔表面超薄GLCNs吸引北威州- 1000;(外)元素的映射北威州- 1000。图片来源:汉族,et al ., 2022gydF4y2Ba

RW和RW-based材料的晶体结构使用x射线衍射(XRD)进行了研究。欧洲杯足球竞彩纯RW的XRD模式,如图3所示,揭示了两种截然不同的山峰在2θ15°和22°,这对应于(101)和(200)晶面间的纤维素,分别。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba。(一)x射线衍射模式;(b)拉曼光谱;(c) XPS测量光谱RW-based碳材料;欧洲杯足球竞彩(d) N 1 s北威州- 900;北威州- 1000 (e) N 1 s;北威州的(f) N 1 s - 1100。图片来源:汉族,et al ., 2022gydF4y2Ba

RW-derived XRD模式的碳材料,两峰之间扩大20°40°-30°和-50欧洲杯足球竞彩°,对应的碳平面(002)和(100),分别可以看到,这表明非晶区域存在于所有RW-based碳材料。gydF4y2Ba

碳材料的石墨化程度和缺陷使用拉曼光谱研究。欧洲杯足球竞彩在碳材料,我欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba_DgydF4y2Ba/我gydF4y2Ba_GgydF4y2Ba值可以用来表示程度的缺陷。gydF4y2Ba

调查各种原子的化学状态与C原子在碳化合物,x射线光电子能谱(XPS)进行了研究。gydF4y2Ba

C 1 s、O 1 s、N 1 s测量光谱的峰值可以找到北威州- 900,北威州- 1000和北威州- 1100,但没有N 1 s峰中可以看到rw - 1000,表明N掺杂RW-based碳材料可以使用NH取得成功欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba_4gydF4y2BaCl N源,如图3 c。gydF4y2Ba

表1总结了定量XPS分析的结果。gydF4y2Ba

北威州北威州的原子O % - 900 - 1000,和北威州- 1100是6.50,7.29,和5.00,分别,他们经过一个上升和下降阶段。gydF4y2Ba

表1gydF4y2Ba。摘要定量XPS分析。来源:汉族,et al ., 2022gydF4y2Ba

	CgydF4y2Ba (%)gydF4y2Ba	NgydF4y2Ba (%)gydF4y2Ba	OgydF4y2Ba (%)gydF4y2Ba	spgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ spgydF4y2Ba3gydF4y2Ba	Pyrid-NgydF4y2Ba (%)gydF4y2Ba	Pyrro-NgydF4y2Ba	Graph-NgydF4y2Ba (%)gydF4y2Ba	Oxid-NgydF4y2Ba (%)gydF4y2Ba
北威州- 900gydF4y2Ba	90.35gydF4y2Ba	3.15gydF4y2Ba	6.5gydF4y2Ba	4.17gydF4y2Ba	24.44gydF4y2Ba	9.95gydF4y2Ba	45.25gydF4y2Ba	20.36gydF4y2Ba
北威州- 1000gydF4y2Ba	90.06gydF4y2Ba	2.65gydF4y2Ba	7.29gydF4y2Ba	3.23gydF4y2Ba	30.69gydF4y2Ba	7.43gydF4y2Ba	49.50gydF4y2Ba	12.38gydF4y2Ba
北威州- 1100gydF4y2Ba	92.79gydF4y2Ba	2.21gydF4y2Ba	5.00gydF4y2Ba	5.16gydF4y2Ba	10.33gydF4y2Ba	5.91gydF4y2Ba	74.67gydF4y2Ba	9.09gydF4y2Ba

图4显示了透射电子显微镜(TEM)和高分辨率透射电镜(HRTEM)的图像RW-based碳化合物。gydF4y2Ba

在北威州的介绍- 1000,许多turbostratic石墨结构可以发现,如图4 b和c。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba。TEM和HRTEM北威州- 1000的图像。(一)TEM;介绍(b和c),(虚线绿色圆圈:多孔结构,红色箭头:turbostratic石墨结构);(d) SAED;(e)旋转的平均光谱对应SAED模式;(f) XRD的转换模式。图片来源:汉族,et al ., 2022gydF4y2Ba

北威州- 1000有一个Brunauer-Emmett-Teller(打赌)面积1917.83gydF4y2Ba^2gydF4y2BaggydF4y2Ba^1gydF4y2Ba,这是明显高于北威州- 900和北威州- 1100。gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba。奥尔性能:(a)简历曲线RW-based碳材料;欧洲杯足球竞彩(b)简历曲线北威州- 1000 NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba扫描速度饱和0.1 KOH水溶液50 mVgydF4y2Ba^1gydF4y2Ba;在1600 rpm (c) LSV结果;(d)塔费尔斜率;在1600 rpm (e) RRDE;(f) HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba产量和电子转移数。图片来源:汉族,et al ., 2022gydF4y2Ba

如图5所示,北威州- 1000有一个积极的氧气减少峰值高于其他RW-based碳材料,这意味着它有最好的奥尔活动RW-based碳材料。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

相比北威州饱和N - 1000的毫无特色的电容行为gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba电解液,一个明显的氧还原峰在饱和OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba电解质,这表明北威州- 1000具有较强的氧气减少活动如图5 b中可见。gydF4y2Ba

rw - 1000的半波电位测量,北威州- 900,北威州- 1000,北威州- 1100和Pt / C,如图5 C是0,0.62,0.87,0.85,和0.87 V,分别和相应的限制电流是2.32,3.83,4.85,4.53,和5.82厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

其他催化剂相比,北威州- 1000奥尔最高性能由于其较大的正半波电位和电流密度有限。gydF4y2Ba

确定的塔菲尔斜坡LSV曲线是用来调查奥尔的动力学。北威州动力学- 1000显示最低的塔菲尔斜率,表明它有更快的动力学。gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba。组装主要ZAB基于北威州- 1000和Pt / C (a)主要ZAB示意图;(b)点亮LED GDUT标志;(c)缴纳保存7 h标准大气;(d)放电曲线在5、10、20、30、50厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba;(e)的特定能力的电流密度马5厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba;(f)极化和功率密度曲线。图片来源:汉族,et al ., 2022gydF4y2Ba

图6描述了核心ZAB装配程序以及每个组件的位置。三个主要ZABs基于北威州- 1000与串联可以点亮LED GDUT标志如图6所示。gydF4y2Ba

北威州- 1000基于灵活ZAB建成,及其设计原理如图7所示。唯一的变化从原始ZAB取代PVA凝胶电解液。北威州- 1000保持一个常数缴纳1.397 V的弯曲角度,包括180°,展示优秀的灵活性和稳定性图7 b所示。gydF4y2Ba

可穿戴设备有灵活ZAB治疗,如图7所示。北威州的具体能力- 1000马5厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba710.23 mAh ggydF4y2Ba^1gydF4y2Ba_锌gydF4y2Ba,能量密度Wh 866.5公斤gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba_锌gydF4y2Ba,这是比Pt / C,如图7 d (597.61 mAh ggydF4y2Ba^1gydF4y2Ba_锌gydF4y2Ba和651.4 Wh公斤gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba_锌gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图7gydF4y2Ba。组装灵活ZAB基于北威州- 1000 (a)灵活ZAB示意图;(b)的照片灵活ZAB弯曲在0°30°、90°和180°;(c) ZAB用于可穿戴设备;(d)电压图1、2、5、10和20厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba;(e)极化和功率密度曲线的北威州- 1000和Pt / C。图片来源:汉族,et al ., 2022gydF4y2Ba

灵活的基于北威州ZAB - 1000时采用electro-watch链,它可以折叠在任何方向或角度在不影响观看的电源,展示优秀的耐磨性。gydF4y2Ba

的缴纳1.423 V,放电电压的1.26,1.23,1.20,1.13,和1.03 V, 58.52兆瓦的功率密度厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba基于北威州,按钮类型ZAB - 1000的功率密度58.52 mW厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。它能够控制一个3 d打印的远程汽车。gydF4y2Ba

图8gydF4y2Ba。组装按钮ZAB基于北威州- 1000和商业电池。(一)按钮ZAB示意图;(b)缴纳的按钮ZAB基于北威州- 1000和商业电池;(c)电压曲线在不同电流密度的2、5、10和20厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在自组装的汽车和应用;d)极化和权力和密度曲线。图片来源:汉族,et al ., 2022gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

,提出了一种简单和可伸缩技术将RW从生物废料转化为n型碳催化剂更好的奥尔性能。结果表明,最高的半波电位的北威州- 1000是0.87 V (gydF4y2BavsgydF4y2Ba。流值),这是一样的Pt / C。(0.87 V)。gydF4y2Ba

优秀的结果表明,北威州- 1000可能最终取代Pt / C作为商业催化剂。这项研究的目的是不仅提供低成本商业ZAB碳基负极材料,但也为生物废料利用率开辟新的路径在一个简单的和现实的方法。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

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