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Exploring Activation-Free Biochars Through a Comprehensive Characterization
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AI
DOI：10.3390/c12010022.png)
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摘要
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传统碳基电极（如石墨烯）受限于成本高昂、能耗巨大的合成过程，且依赖不可再生前驱体，这对其规模化应用构成挑战。而生物质衍生的碳材料（生物炭）是一种有前景的绿色替代品，但要达到顶尖性能通常需要化学活化。因此，通过简单、可扩展且环保的途径开发高性能生物炭仍是一个关键难题。本研究中，我们通过简单热解法制备了未经活化的核桃、桑葚、稻壳和咖啡豆来源的生物炭，并对其进行了全面的物理化学表征。系统分析了比表面积、孔隙结构和结构无序度，以识别调控离子相互作用和电荷存储的关键参数。结果表明，生物炭的性能显著依赖于生物质类型，在可及孔隙度和缺陷密度方面存在明显差异。在所研究的材料中，核桃来源的生物炭兼具高比表面积（1146 m²/g）和高度结构无序，凸显了缺陷在增强离子吸附和电荷转移过程中的关键作用。电化学测试阐明了这些固有特性所产生的影响。总体而言，本研究证明经过精心筛选的未处理生物质可作为功能碳电极的直接、低成本来源，为理解决定其电化学行为的关键参数、拓展其应用潜力提供了见解。
Keyword:
sustainable materials
biochar
surface area
defects
cyclic voltammetry
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