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生物炭的制备及其在超级电容器中的应用研究进展
作者：李丹青张霞许元栋来源：《现代商贸工业》2018年第23期
摘要：生物质热分解过程中产生的生物炭被国际生物炭组织定义为生物质碳化形成的固体材料。生物炭的主要元素是碳，同时还含有氢、氧、灰分以及少量的氮和硫元素。生物炭的元素组成依据所用生物质前驱体和碳化过程条件的差异而有所不同。因此将对几种制备生物炭的不同碳化方法进行总结，对改性后的生物炭在超级电容器中的应用进行了综述。
关键词：生物炭；制备；超级电容器；研究进展
中图分类号：TB文献标识码：Adoi：1019311jc
ki16723198201823093
1前言
在各种新开发的能源技术中，电能储存系统正广泛应用于电子和电动汽车以及可再生能源的储存。超级电容器，锂离子电池和燃料电池等电化学储能装置展现出巨大的潜力。而电化学储能装置的性能主要取决于电极材料，因此，开发高性能电极材料具有特别重要的意义。碳材料是电化学储能装置中使用的传统材料，随着新型碳材料（如富勒烯，石墨烯，碳纳米管）的发现和纳米技术的迅速发展，碳基功能材料在储能领域引起了极大兴趣。然而，富勒烯，石墨烯和碳纳米管等高质量的碳材料难以合成，并且对于大规模生产来说太昂贵。因此，探索高效，环保的制备具有可持续性和低成本前驱体的高性能碳材料是至关重要的。
源于生命物质的有机物或者是从前述原料获得的无机物与有机物的复合物统称为生物质。生物质不但包括像植物和动物这样的生命有机体，而且动物粪便、污泥以及废木料等都可归属于生物质的范畴。本文将先介绍生物炭的常用制备方法，然后介绍生物炭材料在超级电容器中的应用。
2生物炭的制备
生物炭是“在氧气有限的环境中从生物质热化学转化获得的固体物质”。常规工艺包含热解（缓慢或快速），气化和水热碳化，所有的热转换都是在限氧条件下进行的，以避免生物质剧烈氧化。
21热解
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热解是在300900℃，无氧条件下对有机材料进行的热分解过程。在热分解过程中，组成生物质的半纤维素和木质素等会经历一系列的反应，包括交联反应、解聚反应、裂解反应等，产生固、液、气等不同的产物。固体主要是生物炭，液体是生物油，气体是含有CO、CO2、H2、C1C2烃的混合物。热解产物的产率依赖于生物质前驱体的特性和热解条件。
22气化
气化是热化学部分氧化过程，在气化剂（如空气、水蒸气、氧、二氧化碳或气体混合物）的作用下，可以将含碳材r