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一种基于木材细胞壁仿生修饰制备木材基电催化材料的方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-07 09:47:37

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”黑龙江科技服务团| 孙帆 | 2023-10-19 15:51:15
木材是可再生、绿色低碳的一类天然材料,在践行双碳战略、可持续发展方面独具优势。同时木材由于在生长过程中必要地传输营养物质和水,天然产生了独特的三维孔道结构,独有的孔道结构促进了反应过程中电子的转移、物质的传递并且提供了丰富的比表面积。且天然木材具有丰富的羟基、羧基等官能团,易于金属发生反应,提供丰富的反应活性位点,是具有独特优势的绿色能源材料。同时,由于能量密度高和储量丰富,氢能被认为是最有希望的可再生能源之一。电催化分解水是将间歇性能源转化为可储存的氢能的一种具有前景的途径之一。在已报道的催化剂中,贵金属(如铂/碳、二氧化钌、氧化铱等)表现出优异的析氧(OER)和析氢(HER)活性。然而,上述这些催化剂生产成本高、储量低、稳定性差,对电解水反应的稳定性有极高要求,严重限制了其实际应用。
1、本发明制备方法充分利用了木材的细胞壁化学成分、多巴胺的特点,简便、巧妙地将木材以及过渡金属结合。制备过程简单,成本低廉、原料易得和能耗低等优势,并且可以大规模生产。 2、本发明制备方法得到的木质基电催化剂,由于氯化铵热解产生大量气体,可以对木材原有的细胞壁结果进行改性,从而在原有的三维孔道结构中产生更多地孔道,达到提高活性的要求。测试结果表示,本发明的电催化剂OER和HER电催化性能和稳定性良好。在高碱(1.0mol/L的KOH溶液)及10mA/cm2电流密度下,过电位分别仅为297mV和154mV。 3、本发明的电解水制氢催化剂具有高耐久性和高活性,在高碱(1.0mol/L的KOH溶液)下,70h全解水过程中性能几乎没有下降,具有优异的电催化性能。

一种基于木材细胞壁仿生修饰制备木材基电催化材料的方法,在高效绿色能源生产方面具有潜在应用前景,可以通过简单的步骤来制备高效绿色的能源材料。

这种制备方法属于催化剂技术领域,背景技术包括以下几点:

  1. 木材是可再生、绿色低碳的一类天然材料,在践行双碳战略、可持续发展方面独具优势。
  2. 木材由于在生长过程中必要地传输营养物质和水,天然产生了独特的三维孔道结构,独有的孔道结构促进了反应过程中电子的转移、物质的传递并且提供了丰富的比表面积。
  3. 天然木材具有丰富的羟基、羧基等官能团,易于金属发生反应,提供丰富的反应活性位点,是具有独特优势的绿色能源材料
东北林业大学是一所以林科为优势、林业工程为特色的多学科协调发展的高等学校,地处我国最大国有林区的中心——哈尔滨市,东经126.6247°,北纬45.7662°,海拔141米,校园占地136公顷,并拥有帽儿山实验林场(帽儿山森林公园)和凉水实验林场(凉水国家级自然保护区)等教学、科研、实习基地,总面积达3.3万公顷。
  1. 创新性:该方法创新性地将木材细胞壁仿生修饰用于制备木材基电催化材料,为绿色能源领域提供新的解决方案。
  2. 高效性:该方法制备的木材基电催化材料具有高效催化性能,可广泛应用于绿色能源生产领域。
  3. 环保性:该方法使用的原材料为可再生、绿色低碳的木材,对环境影响小。
  4. 经济性:该方法制备过程简单,可实现大规模生产,具有较好的经济性。
  5. 可持续性:该方法利用木材的天然优势,可实现资源的可持续利用,符合双碳战略目标。

技术转让、合同、入股均可,具体资金双方协商,希望尽快落地实现产业化。