尿常规的电导率是什么意思(化验尿电导率是什么意思)

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既然上天给了人才，就让它被利用吧！这个说法是真的！大自然很神奇，似乎什么都不能进科研。仿生材料和技术的蓬勃发展就是一个证明。鉴于此，我们了一些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，分阶段报道，希望能帮助你挖掘出新的思路。

第一阶段生物质炭

说到生物质衍生材料，碳材料排在第一位。超级电容器应该很清楚这一点，最常见的就是碳化和活化各种多孔结构的生物材料。我看不见你。麦草皮、荷叶和莲茎、杏鲍菇、金针菇、木耳和海带、各种叶子的枝/茎、各种花瓣(月季)、花粉、草、苔藓、果皮和果渣(柚子皮、香蕉皮、蔗渣、花生壳)、杨梅、西瓜瓤、羊毛、柳絮等。下面，我们选取一些案例来感受一下科研人员的脑洞~

尿液增值之旅

韩国Jong-Sung Yu团队设计了一种简单的无模板方法，利用最丰富的人类排泄物“尿液”获得多孔和杂原子掺杂的碳(URC)。研究人员发现，尿液中存在的矿物盐可以在碳化过程中蒸发，其余的可以在酸处理过程中从获得的碳中蚀刻掉，从而在碳骨架中产生大量的微孔/介孔。，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。，从尿液中获得的碳的电导率可以通过调节碳化温度来控制。(心理上强大的实验，满满的佩服。用尿液做原料，牺牲很大。)应用于超级电容器，研究人员发现了URC中杂原子掺杂和表面结构的协同效应。适当的杂原子含量和多孔结构可以提高赝电容和双电层电容，使URC产生优异的电容。最佳碳电极URC-900具有较高的BET表面积(1040.5 m2g-1)，良好的导电性和N、S、P杂原子的有效掺杂，5ag-1下5000次循环电容衰减仅为1.7%。

Fatemeh Razmjooei、Kiranpal Singh、Tong HyunKang、Nitin Chaudhari、袁金良、Jong-Sung Yu,《从尿液到超级电容器的高孔隙率杂原子碳人类废弃物的增值之旅》,科学报告，2017年。

https://www.nature.com/articles/s41598-017-11229-6

米饭发霉

浙江夏新辉课题组用米曲霉菌株接种废米饭，发酵获得米曲霉孢子，经900热处理后转化为孢子炭(SC)。SC呈现特殊的凹形多孔结构，质地粗糙，具有迷宫式二级结构。由于米曲霉孢子中含有蛋白质和含N、P元素的核酸，制备的SC掺杂N、P，进一步包埋Ni2P纳米粒子(作为造孔剂)，形成比表面积更大、导电性增强的高度多孔孢子碳/Ni2P复合材料。结合硫的复合材料用于锂硫电池的正极，具有优异的电化学性能。物理屏障效应(多孔迷宫结构)和化学吸附效应(N、P双掺杂和极化Ni2P)的协同作用是抑制多硫化物穿梭的主要因素。

米曲霉孢子碳用于先进电化学储能[J]，先进材料，2018。

DOI:10.1002/adma

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201805165

柚皮

柚子是一种好吃降火的水果，果皮多被归类为湿垃圾扔掉。葡萄柚内皮(WSE)主要由富含天然杂原子(如N、S、O)的纤维素类物质组成。东北大学的王淑兰、和李莉将的KOH活化和Co2浸渍相结合，制备了高度有序的泡沫梯度多孔碳材料，具有1265 m2g-1的大比表面积、层状互连多孔结构(微孔、中孔和大孔)和丰富的杂原子掺杂以提高赝电容。当电流密度为0.2ag-1时，该碳材料具有550 Fg-1的电容，并且在10000次循环后具有97%的保持率。

宋洋，王淑兰，李莉，生物质衍生的互联多级微孔-介孔-大孔碳超级电容器，碳，2019。

DOI:10.1016/j . carbon . 2019 . 03 . 023

https://www . science direct . com/science/article/pii/s 0008622319302465

杨梅

没错，这里的杨梅正是宋代诗人平克政在诗中所说的“五月杨梅树满树，我疑一株值千金。”那个杨梅！(放开那个杨梅，我想吃~)

温州大学王顺教授研究组的金和，与美国Argonne实验室的卢军和加拿大Windsor大学的王继昌合作，以杨梅这种可再生的廉价生物质为前驱体，创新性地制备了Fe/N/S共掺杂多孔碳球/片杂化纳米固体(FeSN-C)材料。超级电容器使用的材料在大电流充放电(80 Ag-1)条件下，体积比电容为1320.4 Fcm-3，体积比能量为221.9 WhL-1，循环寿命为10万次。

董晓梅，王，辛峰，严成展，卢君，Waxberry衍生的多孔碳材料实现高容量，超长寿命超级电容器，先进能源材料，2018。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201702695

巨藻

中国科学院煤化学研究所文忠申团队选取富含O和N的海带作为生物质前驱体，制备了具有多孔结构和亲水表面的蜂窝状多孔炭作为超级电容器的电极材料。丰富的表面化学官能团和较短的电解离子扩散路径赋予海带基多孔炭优异的超级电容器性能，为超级电容器的实际应用铺平了道路。孔容和比表面积分别接近1.0 cm3g-1和2000 m2g-1，空腔厚度可以通过海藻与KOH的比例进行调节。

王佳石，秦芳芳，郭仲亚，沈文忠，富氧富氮海带蜂窝状多孔炭及其在水溶液中的超级电容性能，美国化学学会，2002 .英语。 2019.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.9b01448

香烟过滤嘴

中国生产的卷烟占世界卷烟总产量的40%，生产的卷烟90%以上在中国消费。中国的吸烟者每年消费2万亿支香烟，超过80万公吨的香烟过滤嘴被用作垃圾。过滤嘴的主要成分是醋酸纤维素，它在自然界中不能被生物降解。诺丁汉大学RobertMokaya团队以香烟过滤嘴为原料，通过水热碳化和后期活化，制备的碳材料具有4300 m2g-1的高比表面积和2.09 cm3g-1的高孔容。

Troy Scott Blankenship，Robert Mokaya，烟头衍生碳具有超高的表面积和前所未有的储氢容量，能源环境。Sci。 2017.

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ee/c7ee02616a

西瓜瓤烧不完的东西。

作为西瓜的夏季果实，中国科技大学的徐安武和中科院的王祥科以西瓜果肉为碳源(只想吃而不能烧)，合成了一种简单的绿色无模板海绵状碳凝胶。所获得的三维柔性碳凝胶(CG)由碳纳米纤维和纳米球组成，具有高的化学活性和优异的柔性。通过在碳凝胶网络中添加Fe3O4纳米粒子，研究人员合成了碳凝胶基质复合材料，并通过煅烧进一步转化为磁铁矿碳气凝胶(MCA)。MCA保留了原始CG的多孔结构。在6M KOH溶液中，在-1.0至0V的电位窗口，MCA在1A g-1下表现出333.1 Fg-1的优异电容，1000次循环后电容保持率为96%。

Xi，温韬，郭红丽，杨树斌，徐安武，用于超级电容器的生物质衍生海绵状碳质水凝胶和气凝胶，ACS NANO，2013。

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn400566d

碳酸饮料在无尽的碳酸作用下。

橡树岭国家实验室的张鹏飞和戴胜团队通过碳酸饮料(CB)的水热碳化(200)和氮气热处理(600-1000)获得了一系列比表面积高达3633 m2g-1的碳材料。丰富的内部孔隙是通过自模板形成的，其中饮料配方中的酸和聚电解质盐做出了一些贡献。这一策略涵盖了各种常见的碳酸饮料，如可口可乐、百事可乐、胡椒博士和芬达。用于超级电容器时，这些碳材料还具有良好的比电容，在1000mvs-1下为57.2-185.7 Fg-1。

、张志勇、陈继华、碳酸饮料中的超高比表面积碳自模板法与原位活化相结合，碳，2015。

https://www . science direct . com/science/article/pii/s 0008622315004169

丝孢酵母

浙江大学夏新辉研究组报道通过“木霉生物反应器”和退火工艺制备了一种新型的N、P共掺杂的碗状结构木霉孢子炭(TSC)。，导电碳化铌(NbC)以纳米颗粒的形式原位注入到TSC基体中，形成高度多孔的TSC/NbC材料。NbC与TSC表现出优异的相容性，不仅在TSC中形成孔隙，而且具有增强导电性和与多硫化物化学吸附的多重功能。，研究组还提出NbC的成孔机理与碳热反应有关。硫可以很好地容纳在TSC/NbC主体中，形成高性能的TSC/NbC-S阳极。由于多孔导电结构，TSC中N、P极性位点和极性导电NbC的协同效应为增强多硫化物的物理吸附和化学吸附提供了新的机会，从而提高了容量和速率性能。该复合材料表现出810 mAhg-1(5c)的高比容量和稳定的循环寿命(在0.1 C下500次循环后为937.9 mAhg-1)。

、夏新辉、余忠、邓胜觉、董燮、张燕、涂江平。碳化铌注入木霉孢子碳一种新型硫阴极宿主。先进材料，2019。

DOI: 10.1002/adma

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201900009

细菌纤维素

纤维素(BC)可以通过大规模、可持续地培养细菌来合成。BC含有超细纳米纤维网络结构。美国东北大学朱研究组报道了一种可压缩的梯度多孔碳纳米纤维泡沫(简称)。作为钾离子电池(PIB)的负极材料，泡沫来自于丰富的生物材料BC的热解。研究人员定量分析了CNFF电容和扩散控制的电荷存储贡献。具有梯度多孔三维结构的CNNF自支撑电极在循环测试中表现出优异的倍率和循环稳定性。

，Avi Natan，杨洋，曹，洪丽珠，细菌衍生的可压缩多孔碳用于高性能钾离子电池[J]，纳米快报，2018 .

DOI:10.1021/ACS . nano lett . 8b 03845

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03845

枯草芽孢杆菌

美国加州大学前沿团队和湖南大学卢炳安、杨宏冠团队开发了一种具有三重保护策略的层状复合材料，即石墨烯、有机导体PEDOT和N、P共掺杂生物炭，用于封装含硫物质(GOC@NPBCS)。以一种简单通用的生物模板——革兰氏阳性菌——枯草芽孢杆菌(GBBS)为模板和碳源合成了氮磷共掺杂的生物炭(NPBC)，然后用有机导体PEDOT和石墨烯(GOC@NPBCS)包覆生物炭包裹的硫。

理论计算表明，与纯碳相比，Li2Sx在N、P共掺杂碳表面的吸附能显著增加(~ 112-3506%)。来源于天然细菌的生物碳具有固有的N和P共掺杂，大大增加了多硫化锂的吸附，从而降低了穿梭效应。这种独特的层状复合材料可以通过生物炭、石墨烯和PEDOT的分级三重保护策略，有效固定硫，最大限度降低多硫化锂的穿梭效应，提高导电性，提供足够的内部空隙空间以适应体积变化和机械应力，从而实现优异的Li-S电池性能。这些协同效应使得GOC@NPBCS阴极表现出了优异的循环稳定性(5C下1000次循环，每次循环容量下降0.045%)、高比容量(0.5C下1193.8 mAhg-1)和优异的倍率性能。

、曾希伟、杨洪冠、马、周健、彭乐乐、费会龙、吕炳安、段向峰、细菌生物碳建筑用乐百氏锂电池。纳米字母，2019。

DOI:10.1021/ACS . nano lett . 9b 00996

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b00996

，不仅在超级电容器和电池领域，生物质中含有的C以外的其他元素都可以作为制备碳纳米材料的催化剂。例如，铁是制备碳纳米材料的常用催化剂，铁也是生物质中普遍存在的元素。，一些研究人员使用由棕榈仁壳、椰子和麦秸制备的含铁活性炭作为催化剂。除了Fe之外，诸如Ca、Mg、Si、Al、Na和K的元素可以用作催化剂来促进碳纳米材料的生成。如果想了解更多这方面的内容，可以好好看看相关的评论。

看完这些，你有没有把身边看到的一切都烧掉的冲动？在科学研究中，想法和尝试是不可或缺的。下次见~

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