本文件要点：
以源自可再生木材的木质素为碳前驱体，提出了电喷雾与一步碳化法的组合，合成超轻蜂窝多层碳(HMC)。
成果简介
尽管三维碳作为功能材料相互连接的多孔结构具有很大的优势，但限制其广泛应用的明显共同缺点是碳前体的成本高昂且不可再生，且活化过程复杂。本文，东北林业大学的Meilian Cao等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“A Novel Strategy Combining Electrospraying and One-step Carbonization for the Preparation of Ultralight Honeycomb-like Multilayered Carbon from Biomass-derived Lignin”的论文，研究首次通过电喷雾和直接碳化法合成生物质衍生的蜂窝状多层碳（HMC）。
聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）与生物质衍生的木质素（唯一的碳源）混合，通过电喷雾形成木质素/ PMMA微球。将制备的微材料一步碳化即可得到超轻HMC，通过调节电喷涂的施加电压可以控制碳材料的微观结构和孔径。通过木质素/ PMMA微球的碳化获得的HMC-13具有相互连接的碳骨架，部分石墨化的结构以及由大孔，中孔和微孔组成的分级孔系统。受益于结构优势，HMC-13作为超级电容器的电极可提供348 F g的高比电容-1在0.5 A g -1的水溶液中。此外，超级电容器具有出色的循环稳定性，在10000次循环后电容损耗仅为4％。基于这些令人鼓舞的结果，环境友好和简便的合成策略，源自生物质的超轻多孔碳材料在促进废弃生物质利用和开发可持续能源产品方面具有巨大的前景。
图文导读
图1。由木材合成HMC的示意图。
图2。（a，b，c）木质素/ PMMA微球和（d，e，f）木质素/ PMMA微球的SEM和TEM图像。（g）个微碗和（h）个微球在相同空间内的堆积密度比较。
图3。（a）HMC-13站在植物叶片的尖端。
（b）照片显示，HMC-13的轻质特性可与PE塑料泡沫相媲美。
（c）HMC-13的SEM图像。插图显示了蜂窝状的光学图像。
（d）（c）中虚线方形区域的放大图。
（e）HMC-13表面的高分辨率SEM图像。
（f）HMC-13的HR-TEM图像。
图4。（a）氮吸附-解吸等温线和（b）HMC-12，HMC-13和LC的孔径分布。
图5。（a）HMC-13和LC在5 mV s -1下的CV曲线，以及（b）HMC-13在不同扫描速率下的CV曲线。（c）HMC-13和LC在0.5 A g -1时的GCD曲线，以及（d）HMC-13在各种电流密度下的GCD曲线。
图6。（a）CV曲线，（b）GCD曲线，（c）Ragone图和（d）在1万次HMC-13 // HMC-13对称超级电容器循环后的循环性能。（e）作为对称超级电容器负极的HMC-13的电荷存储机理示意图。
小结
总之，提出了一种高效且简便的策略，将电喷雾和一步碳化相结合，以生物质衍生的木质素为唯一碳前体来合成超轻HMC。表明，在电化学测试过程中，碳的结构保持良好。来自生物质的3D碳材料在可持续和低成本的能量存储中显示出巨大潜力，这对于提高木质素的高价值利用具有重要意义。
文献：
