生物材料Top10: 1. 黑液变美瓷，Ni掺出石墨

Original npj 知社学术圈 2022-04-16

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我国造纸年产2亿吨黑液，其中含碱木质素约2000万吨，如何对其充分利用又减少污染是一个迫切需要解决的问题。

中南林业科技大学的孙德林教授以其为原料加入NiCl2，1200℃高温烧结后制备出Ni掺杂的木材陶瓷。其具有活化石墨化泡沫状三维网络结构，出现石墨烯片层结构，晶格间距接近理想石墨的点阵参数，比电容可达153.8 F/g。Ni既参与构筑木材陶瓷骨架, 又对无定形碳进行催化石墨化。

以造纸黑液木质素和NiCl₂·6H₂O为原料、经1200℃高温烧结制备Ni掺杂木材陶瓷, 并用KOH进行活化处理, 得到呈泡沫状的三维网络结构的Ni掺杂活化石墨化木材陶瓷。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积测试仪及电化学工作站等对其性能进行分析与表征。结果表明: Ni既参与构筑木材陶瓷骨架, 又对无定形碳进行催化石墨化。所制备样品的石墨化倾向明显, 有石墨烯片层结构出现, 部分晶格间距接近理想石墨的点阵参数。同时, 活化处理可以有效地形成多层次孔隙结构, 增加微孔与超微孔数量。800℃活化3 h后, 样品中的孔径主要集中在3.60 nm左右, 比表面积从359 m²·g^-1提高到856 m²·g^-1。活化能够改善Ni掺杂木材陶瓷的电化学性能, 在20 mV·s^-1扫描速率下, 其比电容为153.8 F·g^-1, 是未活化样品的2.2倍。