【摘要】：擴散是控制物理化學過程的重要因素之一,通過設計材料的宏觀/微觀結構,縮短內擴散路徑可以有效的提高擴散動力學,從而加快物理化學反應速率。本文通過靜電噴霧結合定向冷凍干燥的方法,制備一系列具有中心發(fā)散微通道或多孔結構的微球,以實現快速的離子傳輸:1.通過靜電噴霧結合冷凍干燥的方法制備氧化石墨烯/殼聚糖復合微球。微球表面構筑蜂巢-蛛網結構,內部具有類蒲公英的中心發(fā)散微通道結構。所制備的吸附劑對金屬離子和陰陽離子染料均具有較高的吸附容量和很快的吸附速率。對于Pb(II)和亞甲基藍的吸附容量分別高達747.5和584.6 mg g-1。另外,微球吸附劑對于所研究的大多數污染物在20 min內可以達到吸附平衡,具有快速吸附的特性。2.通過800 ℃熱處理氧化石墨烯/殼聚糖和氧化石墨烯/多巴胺復合微球,得到還原氧化石墨烯微球。由于疏水性和π-π共軛作用,微球對于多種油和有機溶劑都有較高的吸附容量,N摻雜能夠進一步提高對帶苯環(huán)污染物的吸附容量。利用燃燒法對吸附劑進行回收,在經過10次吸附-燃燒循環(huán)后,吸附容量沒有明顯衰減。3.通過H2氣氛中高溫熱處理,得到具有N摻雜碳增強導電性的Ti02納米線/RGO微球。RGO納米片由于π-π作用構筑起3D多孔結構,大大促進電解液對電極的浸潤,同時利于電子在電極中的傳輸;微球中的Ti02納米線形成互穿網絡,防止納米結構在脫鋰/嵌鋰過程中的團聚問題,同時為Li+提供直接/快速的離子傳輸路徑。所制備的3D TiO2/RGO復合微球有良好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性,10 C下經過1000圈長循環(huán)后,微球電極的容量為133.4 mAh g-1,容量保持率高達70%。此3D TiO2/RGO復合微球電極在高性能儲鋰方面有良好的應用前景。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ127.11;TB33
【圖文】：

Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ＧＯ／ＣＳ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ．逡逑ＣＳ是一種帶有羥基和氨基的直鏈陽離子多糖，用于交聯帶負電的ＧＯ納米片以逡逑構建３Ｄ多孔結構。在劇烈攪拌下將ＣＳ溶液加入到ＧＯ分散液中，ＧＯ納米片和ＣＳ逡逑分子鏈自組裝形成穩(wěn)定的水凝膠［１５比流動性降低。如圖２－２所示，ＣＳ溶液在酸性條逡逑件下帶正電，ＧＯ的分散液帶負電，靜電相互作用和化學官能化使得ＣＳ分子鏈連接逡逑到ＧＯ納米片上。酸性溶液是ＣＳ的良溶劑，ＣＳ聚合物鏈連接在ＧＯ上，在酸性溶液逡逑中ＣＳ分子鏈被質子化并伸展，以形成ＧＯ／ＣＳ水凝膠。堿性溶液是ＣＳ的不良溶劑，逡逑在加入氨水后，連接在ＧＯ納米片上的ＣＳ鏈去質子化并收縮以形成ＧＯ／ＣＳ復合體［１５２］。逡逑隨著ｐＨ值增加，ＧＯ／ＣＳ復合體的Ｚｅｔａ點位從正變?yōu)樨摚▓D２－２），由于靜電排斥而使逡逑得ＧＯ／ＣＳ復合體的均勻懸浮。逡逑６０１—廠＇逡逑■邋＼逡逑＞４０－逡逑

ＧＯ／ＣＳ邋ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ邐！邋１邋Ｌｙｏｐｈｉｌｉｚｅｄ邋１邋ＣＳ邋ｃｈａｉｎ逡逑圖２－１邋ＧＯ／ＣＳ復合微球制備過程。逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ＧＯ／ＣＳ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ．逡逑ＣＳ是一種帶有羥基和氨基的直鏈陽離子多糖，用于交聯帶負電的ＧＯ納米片以逡逑構建３Ｄ多孔結構。在劇烈攪拌下將ＣＳ溶液加入到ＧＯ分散液中，ＧＯ納米片和ＣＳ逡逑分子鏈自組裝形成穩(wěn)定的水凝膠［１５比流動性降低。如圖２－２所示，ＣＳ溶液在酸性條逡逑件下帶正電，ＧＯ的分散液帶負電，靜電相互作用和化學官能化使得ＣＳ分子鏈連接逡逑到ＧＯ納米片上。酸性溶液是ＣＳ的良溶劑，ＣＳ聚合物鏈連接在ＧＯ上，在酸性溶液逡逑中ＣＳ分子鏈被質子化并伸展，以形成ＧＯ／ＣＳ水凝膠。堿性溶液是ＣＳ的不良溶劑，逡逑在加入氨水后，連接在ＧＯ納米片上的ＣＳ鏈去質子化并收縮以形成ＧＯ／ＣＳ復合體［１５２］。逡逑隨著ｐＨ值增加

將過濾的冰微球冷凍干燥以去除水并形成ＧＯ／ＣＳ復合微球。逡逑２．３．２形貌與結構表征逡逑圖２－３ａ顯示了具有不同ＣＳ含量的ＧＯ／ＣＳ復合微球的直徑分布。ＣＳ含量低的逡逑ＧＣＭ５邋（圖２－３ｂ）邋ＣＳ含量高的ＧＣＭ５０邋（圖２－３ｄ）具有更小的直徑和更窄的分布，這逡逑是由ＧＯ／ＣＳ分散液的粘度隨著ＣＳ含量的增加而增加。逡逑ａ）邐＋ＧＣＭ５邋ｂ）邋\l逡逑９邐－？－ＧＣＭ１０邐■逡逑—Ｉ＾￣ＧＣＭ２０逡逑－%跡牽茫停擔板義希模椋幔恚澹簦澹蟈澹ǎ穡恚╁巍鰣義希懾義賢跡玻沖澹ǎ幔┎煌茫雍康模牽希茫癰春銜⑶虻鬧本斗植跡唬ǎ猓╁澹牽茫停�、（ｃ）邋棵Ｍ１０、辶x希ǎ洌╁澹牽茫停擔暗氖胝掌�。辶x希疲椋紓澹玻沖澹ǎ幔╁澹裕瑁邋澹螅椋邋澹洌椋螅簦潁椋猓酰簦椋錚睿簀澹錚駑澹牽希茫渝澹悖錚恚穡錚螅椋簦邋澹恚椋悖潁錚螅穡瑁澹潁澹簀澹鰨椋簦楨澹洌椋媯媯澹潁澹睿翦澹茫渝義希悖錚睿簦澹睿簦螅澹模椋紓椋簦幔戾澹穡椋悖簦酰潁澹簀澹錚駑澹ǎ猓╁澹牽茫停擔澹ǎ悖╁澹牽茫停保�，邋ａｎｄ邋（ｄ）邋棵Ｍ．辶x希玻板義

本文編號：2796169