金属催化电化学法：将生物炭转化为高度石墨化碳的可持续途径

金属催化电化学法：将生物炭转化为高度石墨化碳的可持续途径

由于熔盐电解的高效性和可扩展性，将碳资源电化学转化为石墨化产品是生产高附加值碳的可持续途径。

近日，北京理工大学的宋伟丽、朱艳丽和北京科技大学的焦树强教授展示了一种金属催化电化学方法，将生物炭转化为高度石墨化的碳。

文章重点

1）首先，金属镍催化剂可以促进脱氧、石墨化、缺陷去除、管化等电化学过程。

与未添加催化剂的样品相比，添加Ni粒子后电解8h后，杂原子（O）含量由1.18%降低至0.32%，石墨化度由45.47%提高至50.81%。

2）其次，金属镍催化剂可以改变产物的微观形貌和化学结构，采用10%Ni催化剂，在850℃电解可得到碳纳米管。

3）第三，宏观电池及电极尺度分析结果表明，随着电解时间的延长，阴极局部过电位降低，电流密度增大，实验电流密度由0.347 A/cm2（1h）增大到0.385 A/cm2（8h）。

4）在原子尺度上，XANES和EXAFS实验分析及DFT计算表明，电解后初始产物中的Ni-Ni键（峰位置~2.18 Å）会部分脱键形成Ni-C键（峰位置~1.6 Å），说明Ni-Ni配位数减少4，而Ni-C配位数增加4。从态密度图可以看出在3.5-6 eV能量范围内Ni的3d轨道与C的2p轨道的杂化也证明了Ni原子参与了碳结构的重构。

5）最后，转化后的石墨碳可分别用作 LIBs（342 mAh g-1）和 KIBs（209 mAh g-1）的高容量负极材料，以了解电化学石墨化储能过程。

参考

Li 等人，- 用于：使用多尺度，Angew. Chem. Int. Ed. 2023，

DOI: 10.1002/anie。