Introducere în materialele de carbon dur

Carbon dur: este un tip de carbon greu de grafitizat chiar și la temperaturi de peste 2500 de grade, numit după duritatea sa mecanică ridicată. Forma carbonului dur poate fi sferică, liniară sau poroasă. Precursorii de carbon dur sunt, în general, materiale termorigide, astfel încât de obicei sunt capabili să mențină morfologia precursorului în timpul procesului de sinteză a materialului. După carbonizare la temperatură înaltă, foile scurte de grafen (cunoscute și sub numele de domenii de grafit sau pseudografit) din carbon dur sunt aranjate într-o manieră ordonată pe distanță scurtă, formând o stivă finită de 2 până la 6 straturi, cu o lungime de până la 40 Å. .
Mai mulți precursori ai biomasei de carbon dur
1. Coaja de nucă de cocos
Coaja de nucă de cocos este pielea interioară a nucii de cocos, cu o textură tare și este, în general, utilizată în producția de vase, artizanat și cărbune activ. Carbonul dur pe bază de coajă de nucă de cocos are o structură a porilor bine dezvoltată, un conținut scăzut de cenușă și un raport H/C/O/C, ceea ce îl face un material ideal pentru electrozi negativi. În prezent, progresul său de industrializare este devreme și performanța sa este bună. Principalele zone de producție de nucă de cocos sunt Sri Lanka, Malaezia, India și Filipine. Există un număr mic de plantații în regiuni precum Hainan și Taiwan din China, provincia Hainan reprezentând peste 99% din suprafața de plantare internă. În plus, în comparație cu zonele producătoare de nucă de cocos, cum ar fi Filipine și Indonezia, provincia Hainan din China are o latitudine mai mare, timp și intensitate mai slabă a soarelui, coji de nucă de cocos mai subțiri, duritate mai mică și nu este un material pentru fabricarea materialelor de carbonizare a coajelor de cocos. Cojile de nucă de cocos din Asia de Sud-Est sunt în general produse de întreprinderi.
2. Amidon
Amidonul este unul dintre biomaterialele regenerabile abundente, prezent pe scară largă în diferite plante. Ca polizaharidă tipică, amidonul are o compoziție simplă, un conținut ridicat de carbon și un preț scăzut. În același timp, în comparație cu alți precursori ai biomasei, amidonul prezintă o formă sferică naturală, făcându-l un material precursor extrem de competitiv pentru prepararea carbonului dur. Amidonul, ca produs industrial, are suficientă aprovizionare internă și puritate ridicată. Amidonul este un carbohidrat organic cu o înaltă puritate. Atunci când compușii polimerici organici sunt utilizați ca surse de carbon dur, aceștia pot fi combinați cu metode de sinteză specifice pentru a obține materiale de carbon dur cu morfologii speciale. Procesul de sinteză este adesea complex, dar poate evita impuritățile și poate asigura consistența structurală.
3. Moso bambus
Bambusul Moso este o plantă din familia Poaceae, aparținând genului Corydalis. Are o formă de tijă groasă și rapidă și poate crește stabil după 5-8 ani. Este o specie de bambus valoroasă din punct de vedere economic și este utilizată pe scară largă în industria construcțiilor, industria hârtiei și în alte domenii. China are resurse abundente de pădure de bambus. China este orașul natal al bambusului și are o producție abundentă. Rezultatele celui de-al nouălea inventar național al resurselor forestiere arată că suprafața pădurii de bambus din China este de 6,4116 milioane de hectare, din care pădurea de bambus reprezintă 72,96%. Bambusul Moso este distribuit în principal în bazinul râului Qinling Han și în regiunea de sud a bazinului râului Yangtze din China.
4. Paie
Paiele, ca deșeuri agricole, sunt abundente în resurse. China este o țară agricolă importantă, iar culturile cu randament ridicat, cum ar fi grâul, porumbul și orezul oferă o cantitate imensă de resurse de paie de biomasă în fiecare an. În 2020, producția internă de paie de cultură a fost de 792 milioane de tone, din care 667 milioane de tone au putut fi colectate ca resurse. Paiele, ca deșeuri agricole, au fost mult timp folosite în principal pentru energie de încălzire, hrană pentru animale și îngrășăminte organice. Dintre acestea, utilizarea îngrășămintelor a reprezentat 51,2% în 2020.