天生我材必有用,此言非虚也!大自然造化神奇,似乎无物不可入科研。仿生材料及技术的蓬勃发展,便是明证。有鉴于此,我们对利用自然界和生活中常见的生物/物体进行科学研究的案例做了一些汇总,分期进行报道,希望能帮助大家挖掘出新的idea。
第一期:生物质炭
提起生物质衍生材料,碳材料位列第一。做超级电容器的应该对此很了解,最多见的就是拿各种多孔结构的生物材料进行炭化活化。君不见,秸秆麦皮、莲蓬壳荷叶荷叶茎、杏鲍菇蘑菇金针菇木耳海带、各种树叶菜叶树枝/茎、各种花瓣(月季花荷花玫瑰花)、花粉、小草、苔藓、果皮果渣(柚子皮、香蕉皮、甘蔗渣、花生壳)、杨梅、西瓜瓤、羊毛、杨絮、鱼刺、瓜子皮、香烟滤嘴、鸡蛋中的呼吸膜、鸡蛋蛋白、蚕茧、剑麻、可乐、尿液、孢子、细菌等等,烧一烧,都有效,可谓无所不用其极。下面,我们选取部分案例来感受一下研究者们的脑洞~
尿液:一场增值之旅韩国Jong-SungYu团队设计了一种简单的无模板方法,通过使用最丰富的人类废物“尿液”来获得多孔和杂原子掺杂的碳(URC)。研究者发现存在于尿中的矿物盐可以在碳化期间被蒸发,剩余的可以在酸处理期间从所得的碳中蚀刻掉,以在碳骨架中产生大量的微/中孔。因此,使用尿液作为碳前体不需要使用有害的活化剂和模板来进行耗时的额外活化过程。另外,通过调节碳化温度可以控制从尿中获得的碳的电导率。(心理强大的实验,佩服地五体投地。以尿液做原料,牺牲很大。)应用于超级电容器中,研究者发现URC中的杂原子掺杂和表面结构的协同效应。合适的杂原子含量和多孔结构可以增强赝电容和双电层电容,使得URC产生优异的电容。最佳碳电极URC-℃具有高BET表面积(.5mg-1),良好的导电性和有效的N、S和P杂原子掺杂,在5Ag-1下次循环中仅有1.7%的电容衰减。
FatemehRazmjooei,KiranpalSingh,TongHyunKang,NitinChaudhari,JinliangYuan,Jong-SungYu,Urinetohighlyporousheteroatom-dopedcarbonsforsupercapacitor:Avalueaddedjourneyforhumanwaste,ScientificReports,.