高度石墨化的多孔生物碳纳米片

多孔碳材料具有可调的微观和介孔结构、石墨壁结构和增强的层间距，被认为是多种应用的有吸引力的材料，包括吸附、储能和转换。

然而，在一个系统中设计具有所有这些特性的多孔碳是具有挑战性的。

Gurwinder Singh等人^[1]提出了一种简单合理的合成路线，通过在高温下使用乙酸铁和乙酸钾同时进行“活化和石墨化”的简单集成，从低成本的前体制备石墨化多孔生物碳纳米片。

所制备的材料显示出可调的微孔和中孔，具有增强的层间距和高结晶度。

这些复杂的材料在微孔和中孔之间表现出平滑的转换，无论是低或高压CO₂捕获。

通过使用Bragg方程从PXRD图案中002峰的位置估计晶面间距d002；d002=λ/（2Sinθ₀₀₂），d₀₀₂的值表示碳样品中的石墨化程度。

d₀₀₂的值越高表示结晶度越低，反之亦然。

d₀₀₂的值按GPB1-800>GPB2-800>GPS3-800>GPB3-1000>GPB4-1000的顺序变化。

d₀₀₂为0.337nm的材料GPB4-1000接近标准石墨烯层中的d₀₀₂值（0.335nm）。

通过采用碳基材料的Debye-Scherrer方程，可以估算出晶粒的高度和宽度。

如结果所示，随着石墨化剂的量的增加或温度的升高，晶粒高度（Lc）的总体趋势遵循增加的顺序。

更高量的乙酸铁或更高的碳化温度由于更高程度的化学反应而导致碳的更大程度的燃尽。

增加乙酸铁的浓度降低了基面间距（d₀₀₂）的值并增加了晶粒高度（Lc），这表明当在高温下使用大量石墨化剂时，碳结构的结晶度提高。

对于微晶宽度也观察到类似的趋势，其中La的值随着温度和活化剂的浓度而增加，并且对于GPB1000达到最大6.31nm。

PXRD结果表明，在1000℃的高温下，通过调节石墨化剂的用量，从开心果壳中提取的无孔碳成功地转化为石墨化碳结构。

[1] Singh G , Lee J , Bahadur R ,et al.Highly graphitized porous biocarbon nanosheets with tunable Micro-Meso interfaces and enhanced layer spacing for CO2 capture and LIBs[J].Chemical Engineering Journal, 2022, 433:134464-.DOI:10.1016/j.cej.2021.134464.

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