镍辅助催化/电化学集成石墨化技术：从废木炭中绿色制备并探究用于储能的石墨化碳的机理

《Energy & Fuels》：Ni-Assisted Catalytic/Electrochemical-Integrated Graphitization: Green Preparation and Mechanism Exploration of Energy-Storage Graphitized Carbon from Waste Charcoal

生物质废料通过镍催化电化学石墨化转化为高附加值储能碳材料，提升率达79.01%。该工艺在熔融CaCl2体系（850-900℃）中实现快速石墨化，产品比容量达324.91 mAh g-1，循环寿命达331.59 mAh g-1/500次，为固废资源化提供新路径。

　　

随着对高效资源利用需求的持续增长，从废弃生物质中提取高附加值碳材料的绿色技术变得至关重要。本研究首次提出了一种镍催化的低温电化学石墨化工艺：通过在熔融的CaCl₂（850–900 °C）中采用镍催化对木质生物炭进行阴极极化处理，可以快速将其转化为高性能的储能石墨化碳。镍辅助催化不仅显著提高了石墨化速率，还大幅增强了石墨化效果（从58.49%提高到79.01%）。此外，通过调整工艺参数可以精确控制产物的微观结构。实验和模拟揭示了镍促进的脱氧反应动力学、电解石墨化机制以及镍在提升关键性能（如石墨化程度）中的作用。当用作锂离子电池的负极材料时，石墨化碳表现出优异的比容量（324.91 mAh g^–1/1 C）和循环寿命（在0.2 C电流下，500次循环后的容量为331.59 mAh g^–1）。该工艺为废弃生物质的清洁和高价值利用提供了一种简单且可持续的方法，同时拓宽了含碳固体废弃物处理的可行途径，并可扩展应用于其他非晶碳的石墨化转化。