| 林艳,焦健,邓拥军,房桂干.Fe催化生物质炭气凝胶的制备及其电化学性能研究[J].中国造纸学报,2026,41(2):53-60 |
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| Fe催化生物质炭气凝胶的制备及其电化学性能研究 |
| Preparation and Electrochemical Performance of Fe-catalyzed Biomass-based Carbon Aerogels |
| 投稿时间：2025-10-05 修订日期：2025-11-06 |
| DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2026.02.53 |
| 中文关键词: 木质素 纤维素纳米纤维 Fe催化石墨化 炭气凝胶 电化学性能 |
| Key Words:lignin cellulose nanofibers catalytic graphitization Fe carbon aerogel electrochemical performance |
| 基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目（32301681）；江苏省自然科学基金面上项目（BK20211025）；江苏省生物质能源与材料重点实验室自主科研项目（JSBEM-S-202317）。 |
| 作者 | 单位 | 邮编 | | 林艳* | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210042 | 210042 | | 焦健 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210042 | 210042 | | 邓拥军 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210042 | 210042 | | 房桂干* | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210042 | 210042 |
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| 中文摘要: |
| 以木质素和纤维素纳米纤维（CNF）为碳源，硝酸铁为催化剂及模板剂，制备了具有多孔结构的Fe催化生物质炭气凝胶，并探究了其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明，随着硝酸铁用量的增加，制得Fe催化生物质炭气凝胶的石墨化程度逐渐提高，比表面积先减小后增大，总孔容积与平均孔径均增大，制得电极的比电容、充放电可逆性及倍率性能均得到有效提升。当硝酸铁与木质素/CNF总质量比为2∶1和3∶1时，制得LC@FeA-2与LC@FeA-3比表面积、总孔容积和平均孔径分别为421.4、467.3 m2/g，0.300、0.373 cm3/g，以及2.849、3.195 nm；且其表现出最优的电化学性能，比电容分别可达219.0和221.8 F/g，电容保持率分别为73.3%和74.8%；经4 000次恒流充放电循环后，LC@FeA-2的电容保持率为72.0%，展现出良好的循环稳定性。 |
| Abstract: |
| Hierarchical porous Fe-catalyzed biomass-based carbon aerogels were fabricated by using lignin and cellulose nanofibers （CNF） as carbon sources with ferric nitrate as catalyst and template agent. Their electrochemical performances as supercapacitor electrodes were comparatively investigated. The results indicated that as the amount of ferric nitrate increased， the graphitization degree of the prepared Fe-catalyzed biomass-based carbon aerogel enhanced， while the specific surface area first decreased and then increased， and the total pore volume and average pore diameter both increased. The specific capacitance， reversible charge-discharge performance， and rate performance of the prepared electrodes all show an upward trend. When the mass ratio of ferric nitrate to lignin/CNF was 2∶1 and 3∶1， the specific surface area， total pore volume， and average pore diameter of the prepared LC@FeA-2 and LC@FeA-3 were 421.4， 467.3 m2/g，0.300， 0.373 cm3/g， and 2.849， 3.195 nm， respectively， and they exhibited optimal electrochemical performance， with specific capacitance of 219.0 and 221.8 F/g， respectively， and excellent capacitance rentention rate of 73.3% and 74.8%， respectively. After 4 000 cycles of charge-discharge tests， the specific capacitance retention rate of LC@FeA-2 was 72.0%， demonstrating a good cycle stability. |
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