Uvod u materijale od tvrdog ugljenika

Tvrdi ugljik: To je vrsta ugljika koji se teško grafitizira čak i na temperaturama iznad 2500 stepeni, nazvan po svojoj visokoj mehaničkoj tvrdoći. Oblik tvrdog ugljika može biti sferičan, linearan ili porozan. Prekursori tvrdog ugljenika su uglavnom termoreaktivni materijali, tako da su obično u stanju da održe morfologiju prekursora tokom procesa sinteze materijala. Nakon visokotemperaturne karbonizacije, kratki listovi grafena (također poznati kao grafitni domeni ili pseudografit) u tvrdom ugljiku su raspoređeni na poređani način kratkog dometa, formirajući konačan snop od 2 do 6 slojeva, dužine do 40 Å. .
Nekoliko prekursora biomase tvrdog ugljenika
1. Ljuska kokosa
Ljuska kokosa je unutarnja ljuska kokosa, tvrde teksture, i uglavnom se koristi u proizvodnji posuda, rukotvorina i aktivnog ugljena. Tvrdi ugljen na bazi kokosove ljuske ima dobro razvijenu strukturu pora, nizak sadržaj pepela i omjer H/C prema O/C, što ga čini idealnim materijalom za negativne elektrode. Trenutno je napredak u industrijalizaciji rani i njegov učinak je dobar. Glavna područja proizvodnje kokosa su Šri Lanka, Malezija, Indija i Filipini. Postoji mali broj plantaža u regijama kao što su Hainan i Tajvan u Kini, pri čemu provincija Hainan čini preko 99% domaće površine za sadnju. Osim toga, u poređenju sa područjima za proizvodnju kokosa kao što su Filipini i Indonezija, provincija Hainan u Kini ima veću geografsku širinu, slabije vrijeme i intenzitet sunčeve svjetlosti, tanje kokosove ljuske, nižu tvrdoću i nije materijal za proizvodnju materijala za karbonizaciju ljuske kokosa. Ljuske kokosa u jugoistočnoj Aziji uglavnom proizvode preduzeća.
2. Škrob
Škrob je jedan od bogatih obnovljivih biomaterijala, široko prisutan u raznim biljkama. Kao tipičan polisaharid, škrob ima jednostavan sastav, visok sadržaj ugljika i nisku cijenu. Istovremeno, u poređenju s drugim prekursorima biomase, škrob pokazuje prirodni sferni oblik, što ga čini visoko konkurentnim prekursorskim materijalom za pripremu tvrdog ugljika. Škrob, kao industrijski proizvod, ima dovoljnu domaću ponudu i visoku čistoću. Škrob je organski visokomolekularni ugljikohidrat visoke čistoće. Kada se organski polimerni spojevi koriste kao izvori tvrdog ugljika, oni se mogu kombinirati sa specifičnim metodama sinteze kako bi se dobili tvrdi ugljični materijali sa posebnim morfologijama. Proces sinteze je često složen, ali može izbjeći nečistoće i osigurati strukturnu konzistentnost.
3. Moso bambus
Moso bambus je biljka iz porodice Poaceae, koja pripada rodu Corydalis. Ima debeo i brz oblik štapa i može stabilno rasti nakon 5-8 godina. To je ekonomski vrijedna vrsta bambusa i ima široku primjenu u građevinskoj industriji, industriji papira i drugim poljima. Kina ima bogate šumske resurse bambusa. Kina je rodni grad bambusa i ima bogatu proizvodnju. Rezultati devete nacionalne inventure šumskih resursa pokazuju da površina bambusovih šuma u Kini iznosi 6,4116 miliona hektara, od čega na šume bambusa otpada 72,96%. Moso bambus je uglavnom rasprostranjen u slivu rijeke Qinling Han i južnom dijelu sliva rijeke Jangce u Kini.
4. Slama
Slama, kao poljoprivredni otpad, obiluje resursima. Kina je velika poljoprivredna zemlja, a usjevi visokog prinosa kao što su pšenica, kukuruz i pirinač svake godine pružaju ogromnu količinu slame biomase. U 2020. domaća proizvodnja žetvene slame iznosila je 792 miliona tona, od čega se 667 miliona tona moglo prikupiti kao resurs. Slama, kao poljoprivredni otpad, dugo se uglavnom koristila za grijanje energije, stočnu hranu i organska gnojiva. Među njima, iskorišćenost đubriva je u 2020. godini iznosila 51,2%.