KOH活化稻壳生物质制备高孔隙率碳及其氢气储存性能研究

《Materials Reports: Energy》：Ultrahigh-porosity biomass-derived carbon materials for efficient hydrogen storage: Systematic synthesis, structural characterization, and sorption performance

　　

摘要

开发了一种系统方法，通过KOH活化从稻壳生物质合成高孔隙率碳，同时调控其织构性质以最大化氢气（H?）储存性能。通过改变KOH与碳的比例、活化温度和活化时间来定制多孔结构。在最优条件下，所得碳表现出3802 m2 g?1的优异比表面积（S_BET）和2.10 cm3 g?1的总孔容（V_total）。优化后的材料在25 °C时实现了约1.05 wt%的H?吸附容量，在-196 °C时达到10.9 wt%。统计相关性分析揭示了结构参数与H?吸附之间的定量关系。S_BET与H?吸附表现出强正相关性（r=0.93，p<0.0001），而微孔体积（r=0.46，p>0.05）和V_total（r=0.37，p>0.05）的相关性分别为中等和较弱。微孔被确定为主要的吸附位点，而介孔改善了可及性和扩散路径。这些结果突显了多级孔隙在控制H?储存行为中的关键作用，并证明稻壳衍生多孔碳是一种有前景的可持续候选材料，可通过进一步的官能化（如杂原子掺杂或金属修饰）来推动下一代H?储存系统的发展。

Baglan Bakbolat|Amanzhol Turlybekuly|Aizhan Rakhmanova|Mukhammed Kenzhebek|Batukhan Tatykayev|Bauyrzhan Myrzakhmetov|Yanwei Wang|Akmaral Karamergenova|Fail Sultanov|Almagul Mentbayeva