洁净煤技术

作者：姚奇, 张传业, 朱治衡, 万慧凝, 王瑞琪, 李永红, 吴玉花, 吴建波, 张慧, 白红存

关键词：多孔生物碳,氢能,动力学,吸附,生物质

重点研究了玉米秸秆中叶片、茎皮和茎髓等衍生多孔生物碳材料的制备和储氢性能。以植物组织学与材料结构演化的交叉视角切入，创新性地提出了基于植物组织部位差异的前驱体调控策略，系统揭示了原料部位特性在决定生物质碳材料结构生成与储氢表现中的核心作用。通过对组成差异与微观结构、孔隙特征及吸附行为的逐层关联，阐明了前驱体部位对材料性能的深度影响机制，为构建“原料−结构−性能”构效关系提供了理论支撑。结果表明：原料部位差异在孔隙结构的形成机制中发挥关键作用。茎髓因其高半纤维素、低木质素的化学组成，更易在活化过程中形成高度无序、易刻蚀的碳骨架，最终构筑出比表面积为 3 723.8 m2/g、微孔体积为 1.57 cm3/g 的发达微孔网络，孔径集中于 0.7~1.0 nm 的理想储氢区间，表现出显著的结构优势。在此结构优势作用下，该材料在 77 K 下实现 4.12% 的最大储氢容量，并在 5.0 MPa 压力下进一步提升至 5.54%。相比之下，叶片与茎皮衍生碳材料由于木质素含量差异，孔隙发育程度与储氢性能存在一定差别。通过玉米秸秆不同部位化学组成与材料微观结构的系统考察，揭示了前驱体原料特性对多孔碳储氢的调控机制，说明微孔体积及孔径分布是影响低温储氢容量的关键因素。该研究为农业废弃物高值化利用及高性能储氢多孔碳材料的设计构筑提供了新思路与理论依据。

来源：2026年第2期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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