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中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所種植廢棄物清潔轉(zhuǎn)化與高值利用團(tuán)隊(duì)揭示了秸稈焦油通過聚合改性，制備儲(chǔ)能碳材料的合成路徑與調(diào)控機(jī)制，為秸稈高值利用提供了新視角和新方法。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《生物炭》。
2022年，我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)生量為8.65億噸。推進(jìn)秸稈高值利用是改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、加快農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要舉措。熱解技術(shù)可以將秸稈轉(zhuǎn)化為生物炭、熱解氣、熱解焦油等產(chǎn)品，促進(jìn)秸稈離田高值利用。其中，熱解焦油具有碳含量高、灰分含量低、易聚合等特點(diǎn)，適用于調(diào)控合成多孔碳材料。但焦油組分復(fù)雜，聚合成碳機(jī)理和孔隙調(diào)控規(guī)律尚不明確。
論文通訊作者、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員姚宗路介紹，此次研究提出了焦油聚合協(xié)同活化摻氮來制備多孔儲(chǔ)能碳材料的合成策略，發(fā)現(xiàn)尿素與氫氧化鉀的協(xié)同作用在氮元素?fù)诫s和微介孔形成方面發(fā)揮了重要作用，且制備出的儲(chǔ)能碳材料表現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)能特性。團(tuán)隊(duì)對(duì)焦油制備的儲(chǔ)能碳材料組裝的超級(jí)電容器器件進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，該器件在三電極體系下最高比電容為309.5法拉/克。在兩電極對(duì)稱體系中循環(huán)1萬次后，其單極比電容仍保持80.1%的循環(huán)特性，性能顯著優(yōu)于商業(yè)活性炭。
本研究為秸稈高值利用提供了新路徑和理論支持。“如果將研究提出的秸稈焦油制備儲(chǔ)能碳材料技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，或能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。”姚宗路說。
