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作物所在煙草廢棄物新能源高值化利用途徑方面取得新進展
近日，依托作物研究所建設(shè)的廣東省煙草育種與綜合利用工程技術(shù)研究中心聯(lián)合暨南大學(xué)先進耐磨蝕及功能材料研究院，研究證實煙草莖稈是生產(chǎn)高性能活性炭材料的潛在候選優(yōu)異材料。該研究拓展了煙草莖稈廢料用于制備新能源電池、超級電容器多孔碳材料高值化利用的新途徑，為開發(fā)煙稈基新能源材料提供新思路。相關(guān)研究成果以題為“N, S co-doped Activated Carbon Material with Ultra-high Surface Area for High-performance Supercapacitors”發(fā)表在polymers（IF=3.72），作物研究所煙草研究團隊袁清華博士、馬柱文為共同第一作者，黃振瑞研究員和方澤銘博士為本文通訊作者。該工作得到廣東省煙草專賣局（公司）科技項目《廢棄煙桿在新能源領(lǐng)域的高值化再利用關(guān)鍵技術(shù)研究》資助。
研究團隊利用自主育成品種81-26煙草秸稈為碳源，KOH為活化劑，硫脲為摻雜劑，制備了一種超高比表面積的N、S共摻雜活性炭材料,成功應(yīng)用于超級電容器。KOH在400-600oC與碳發(fā)生反應(yīng)生成K2CO3， K和H2；當(dāng)溫度超過700oC，其他額外反應(yīng)將會陸續(xù)發(fā)生，刻蝕碳表面而產(chǎn)生更多中孔結(jié)構(gòu)（K2CO3 → K2O + CO2； CO2 + C → 2CO；K2CO3+2C → 2K + 3CO；C + K2O → 2K + CO）；當(dāng)溫度升至800oC，K蒸汽會進入更深層的碳骨架，活性炭進一步被刻蝕而產(chǎn)生更多微中孔結(jié)構(gòu)。因此得到的煙稈基多孔碳材料具有極大的比表面積（3733 m2·g-1），并且摻雜N,S元素后在1 A·g-1電流密度下表現(xiàn)出優(yōu)越的比電容值（422.5 F·g-1）。與其他活性炭相比，在相同活化劑作用下，本研究的煙稈基多孔碳材料具有更高的比表面積，和較為優(yōu)異的電化學(xué)性能（見表1）。
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