Ievads cietā oglekļa materiāliem

Cietais ogleklis: tas ir oglekļa veids, kuru ir grūti grafitizēt pat temperatūrā virs 2500 grādiem, un tas nosaukts pēc tā augstās mehāniskās cietības. Cietā oglekļa forma var būt sfēriska, lineāra vai poraina. Cietie oglekļa prekursori parasti ir termoreaktīvi materiāli, tāpēc tie parasti spēj saglabāt prekursora morfoloģiju materiāla sintēzes procesā. Pēc augstas temperatūras karbonizācijas īsas grafēna loksnes (pazīstamas arī kā grafīta domēni vai pseidografīts) cietajā ogleklī tiek sakārtotas nelielā diapazonā, veidojot ierobežotu 2 līdz 6 slāņu kaudzi ar garumu līdz 40 Å. .
Vairāki cietās oglekļa biomasas prekursori
1. Kokosriekstu čaumala
Kokosriekstu čaumala ir kokosriekstu iekšējā miza ar cietu tekstūru, un to parasti izmanto trauku, rokdarbu un aktīvās ogles ražošanā. Uz kokosriekstu čaumalas balstītam cietajam ogleklim ir labi attīstīta poru struktūra, zems pelnu saturs un H/C/O/C attiecība, padarot to par ideālu negatīvo elektrodu materiālu. Pašlaik tās industrializācijas progress ir agrīns, un tā darbība ir laba. Galvenās kokosriekstu ražošanas vietas ir Šrilanka, Malaizija, Indija un Filipīnas. Tādos reģionos kā Hainaņa un Taivāna Ķīnā ir neliels skaits plantāciju, un Hainaņas province veido vairāk nekā 99% no vietējās stādījumu platības. Turklāt, salīdzinot ar kokosriekstu ražošanas apgabaliem, piemēram, Filipīnām un Indonēziju, Hainaņas provincē Ķīnā ir augstāks platuma grāds, vājāks saules spīdēšanas laiks un intensitāte, plānākas kokosriekstu čaumalas, zemāka cietība, un tā nav materiāls kokosriekstu čaumalu karbonizācijas materiālu ražošanai. Kokosriekstu čaumalas Dienvidaustrumāzijā parasti ražo uzņēmumi.
2. Ciete
Ciete ir viens no bagātīgajiem atjaunojamajiem biomateriāliem, kas plaši sastopams dažādos augos. Kā tipisks polisaharīds cietei ir vienkāršs sastāvs, augsts oglekļa saturs un zema cena. Tajā pašā laikā, salīdzinot ar citiem biomasas prekursoriem, cietei ir dabiska sfēriska forma, kas padara to par ļoti konkurētspējīgu priekšteču materiālu cietā oglekļa sagatavošanai. Ciete kā rūpniecisks produkts ir pietiekams iekšzemes piedāvājums un augsta tīrība. Ciete ir organisks lielmolekulārs ogļhidrāts ar augstu tīrības pakāpi. Ja organiskos polimēru savienojumus izmanto kā cietā oglekļa avotus, tos var kombinēt ar specifiskām sintēzes metodēm, lai iegūtu cietā oglekļa materiālus ar īpašām morfoloģijām. Sintēzes process bieži ir sarežģīts, taču tas var izvairīties no piemaisījumiem un nodrošināt struktūras konsekvenci.
3. Moso bambuss
Moso bambuss ir Poaceae dzimtas augs, kas pieder Corydalis ģints. Tam ir bieza un ātra stieņa forma, un tā var stabili augt pēc 5-8 gadiem. Tā ir ekonomiski vērtīga bambusa suga, un to plaši izmanto būvniecības nozarē, papīra ražošanas nozarē un citās jomās. Ķīnai ir bagātīgi bambusa mežu resursi. Ķīna ir bambusa dzimtā pilsēta, un tajā ir daudz ražošanas. Devītās nacionālās meža resursu inventarizācijas rezultāti liecina, ka bambusa mežu platība Ķīnā ir 6,4116 miljoni hektāru, no kuriem bambusa meži veido 72,96%. Moso bambuss galvenokārt tiek izplatīts Qinling Han upes baseinā un Jandzi upes baseina dienvidu reģionā Ķīnā.
4. Salmi
Salmiem kā lauksaimniecības atkritumiem ir daudz resursu. Ķīna ir liela lauksaimniecības valsts, un augstražīgas kultūras, piemēram, kvieši, kukurūza un rīsi, katru gadu nodrošina milzīgu daudzumu biomasas salmu resursu. 2020. gadā iekšzemē saražoti 792 miljoni tonnu labības salmu, no kuriem 667 miljonus tonnu varēja savākt kā resursus. Salmi kā lauksaimniecības atkritumi jau sen ir galvenokārt izmantoti siltumenerģijai, lopbarībai un organiskajam mēslojumam. Tostarp mēslojuma izmantošana 2020. gadā veidoja 51,2%.