本文關(guān)鍵詞：活性炭纖維網(wǎng)狀體復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用性能研究　出處：《浙江理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：從富勒烯、碳納米管到石墨烯,21世紀(jì)被預(yù)言為“超碳時代”。在碳材料家族里,應(yīng)用歷史最悠久的當(dāng)屬活性炭材料。幾千年來,活性炭材料因其高度發(fā)達(dá)的孔隙構(gòu)造,以及豐富的表面基團(tuán),廣泛應(yīng)用于環(huán)境、化工、醫(yī)藥、催化等領(lǐng)域。近年來,活性炭材料的雙電層儲電性能使其在電化學(xué)電容器的電極材料中得到了新的應(yīng)用。日新月異的合成技術(shù)給活性炭材料的發(fā)展帶來了新的活力。如今,纖維狀活性炭的開發(fā)使連續(xù)的宏觀體材料的構(gòu)筑成為可能,為活性炭材料的應(yīng)用提供了更為廣闊的發(fā)展空間。本論文以梭織平紋組織、斜紋組織、緯平紋添紗組織、緯平紋組織、緞紋組織五種編織結(jié)構(gòu)的棉織物為原料,通過高溫還原反應(yīng)合成網(wǎng)絡(luò)狀活性炭纖維結(jié)構(gòu)體。該網(wǎng)狀體秉承棉織物編織結(jié)構(gòu),可反復(fù)扭轉(zhuǎn)、彎曲,且具有一定的拉伸性能。緯平紋與緯平紋添紗組織的網(wǎng)狀體表現(xiàn)出較好的拉伸性能,其中緯平紋添紗組織的網(wǎng)狀體斷裂伸長率達(dá)32%,可以在應(yīng)用過程中與周圍材料形成良好的配伍性。緞紋組織和斜紋組織的網(wǎng)狀體表現(xiàn)出相對較高的拉伸強(qiáng)度。相對于原織物,活性炭纖維網(wǎng)狀體的拉伸性能得到較好保留,緯平紋添紗組織的活性炭纖維網(wǎng)狀體的伸長率僅損失7%。同時,五種編織結(jié)構(gòu)的活性炭纖維網(wǎng)狀體均表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性。對活性炭纖維網(wǎng)狀體進(jìn)行功能材料的表面包覆。采用水熱法在活性炭纖維網(wǎng)狀體表面負(fù)載一維NiCo_2O_4。充分利用網(wǎng)狀體的力學(xué)特點和電學(xué)特性,構(gòu)筑全電化學(xué)活性材料的柔性復(fù)合電極。NiCo_2O_4納米棒長約1μm,直徑約為30~50 nm,由活性炭纖維表面向外發(fā)散生長,納米棒之間彼此分離,因此NiCo_2O_4能有效的與電解質(zhì)接觸。活性炭纖維自身的孔道結(jié)構(gòu)可以加速電子傳輸,表面的一維納米結(jié)構(gòu)可以提高離子在二維或準(zhǔn)二維空間的傳輸速率(法拉第準(zhǔn)電容效應(yīng)),從而提高復(fù)合電極性能。復(fù)合電極的最高比電容達(dá)1402.7 F.g~(-1)(電流密度為2 mV.cm~(-2))。循環(huán)充放電1000次(電流密度為20 mV.cm~(-2))的比電容衰減了21.1%。在拉伸20%的工作條件下,復(fù)合電極呈現(xiàn)出幾乎相同的電化學(xué)性能。采用電化學(xué)沉積法在活性炭纖維網(wǎng)狀體表面負(fù)載Cu_2O。利用Cu_2O光催化降解有機(jī)物和活性炭纖維的物理吸附特點構(gòu)建治理污染效率更高的復(fù)合材料。Cu_2O納米立方體表現(xiàn)出比Cu_2O納米球更好的光催化降解甲基橙的性能。pH等于9條件下制備的立方體Cu_2O復(fù)合材料的光催化性能最佳,光照3.5 h后,中性甲基橙溶液的脫色率已達(dá)到95.9%。酸性環(huán)境下,復(fù)合材料前期脫色較快,但后期脫色效率較低。當(dāng)甲基橙濃度大于10 mg.L~(-1)時,立方體Cu_2O復(fù)合材料的脫色效率隨著甲基橙的濃度增大而減小。當(dāng)甲基橙的濃度小于10 mg.L~(-1)時,脫色效率的增加不再顯著。立方體Cu_2O復(fù)合材料重復(fù)使用六次后的脫色率依舊保持在83.0%(光照3.5 h)。本論文基于全棉織物的原料選擇,在石油資源日漸枯竭、紡織技術(shù)成熟發(fā)展的今天,為活性炭體材料提供了一種更為可持續(xù)發(fā)展、可設(shè)計的合成路線。論文同時對活性炭纖維網(wǎng)狀體的表面功能化進(jìn)行了大量研究,為活性炭材料的應(yīng)用發(fā)展提供了更多的可能性。
[Abstract]:In recent years , the porous structure of activated carbon fiber has been widely used in the fields of environment , chemical industry , medicine , catalysis and so on . The decolorization efficiency was no longer significant . The decolorization rate after repeated use of cubic Cu _ 2O composite was 83.0 % ( light 3.5 h ) . Based on the selection of the raw materials of the whole cotton fabric , this paper provides a more sustainable and designable synthetic route for the activated carbon material . The paper also studies the surface functionalization of the activated carbon fiber mesh , and provides more possibilities for the application of the activated carbon material .

【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB332

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1417973