隨著世界人口持續(xù)增長,各國工業(yè)不斷的發(fā)展,現(xiàn)在很多國家都面臨著淡水資源不足的危機(jī),海水淡化成為解決問題的主要方式。電容去離子技術(shù)是一種低能耗、環(huán)保、高效的海水淡化高新技術(shù),它是利用雙電層原理進(jìn)行吸附和脫鹽的一種新型水處理技術(shù)。該技術(shù)的核心和關(guān)鍵是高性能碳材料電極的制備。本課題以氧化石墨和聚丙烯腈為原料,通過靜電紡絲方法成功的制備出一種新型的石墨烯/碳納米纖維電極材料,對石墨烯/碳納米纖維進(jìn)行一系列表征,并重點(diǎn)研究石墨烯對碳納米纖維的影響以及新型電極的吸附脫鹽性能。本文首先利用靜電紡絲法制備出氧化石墨/聚丙烯腈納米纖維材料,通過SEM和Raman研究氧化石墨的添加對納米纖維的結(jié)構(gòu)及性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),氧化石墨的添加使納米纖維的直徑變細(xì),氧化石墨與纖維之間以包裹、嵌入和游離三種方式連接,分析發(fā)現(xiàn)氧化石墨與聚丙烯腈纖維的連接形成一個“面到線”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了電極的導(dǎo)電性能;TG-DTA曲線分析發(fā)現(xiàn),剛性片層結(jié)構(gòu)的氧化石墨提高了聚丙烯腈納米纖維的熱穩(wěn)定性以及熱效應(yīng)。將氧化石墨/聚丙烯腈納米纖維在不同溫度下進(jìn)行預(yù)氧化,再在不同溫度下進(jìn)行碳化,通過SEM分析確定預(yù)氧化及碳化工藝參數(shù),結(jié)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 除鹽方法概述
        1.2.1 反滲透法
        1.2.2 離子交換法
        1.2.3 蒸餾法
        1.2.4 電滲析法
    1.3 電容吸附去離子法
        1.3.1 電容去離子技術(shù)的發(fā)展歷史
        1.3.2 電容去離子技術(shù)的原理
        1.3.3 電極材料
    1.4 靜電紡絲技術(shù)
    1.5 本課題的研究意義及主要內(nèi)容
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 主要內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)主要原料
        2.1.2 儀器設(shè)備
    2.2 實(shí)驗(yàn)裝置與方法
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)用水
    2.3 石墨烯/碳納米纖維電極的制備
    2.4 材料成分、結(jié)構(gòu)及形貌表征
        2.4.1 電導(dǎo)率測定溶液中離子濃度
        2.4.2 X射線衍射
        2.4.3 熱重-差熱分析
        2.4.4 掃描電子顯微鏡
        2.4.5 氮?dú)馕矫摳綔y試
        2.4.6 力學(xué)性能測試
第3章 電紡纖維及其碳納米纖維的制備
    3.1 引言
    3.2 摻雜劑的選擇
    3.3 納米纖維的制備
        3.3.1 氧化石墨的制備
        3.3.2 靜電紡絲工藝參數(shù)的研究
    3.4 納米纖維的結(jié)構(gòu)表征
        3.4.1 納米纖維的SEM分析
        3.4.2 納米纖維的Raman分析
    3.5 石墨烯/碳納米纖維的制備
        3.5.1 納米纖維的預(yù)氧化
        3.5.2 納米纖維的碳化
    3.6 碳納米纖維的結(jié)構(gòu)表征與性能研究
        3.6.1 碳納米纖維的SEM分析
        3.6.2 碳納米纖維的TEM分析
        3.6.3 碳納米纖維的XRD分析
        3.6.4 碳納米纖維的Raman分析
        3.6.5 碳納米纖維的比表面積分析
        3.6.6 碳納米纖維的電導(dǎo)率分析
        3.6.7 碳納米纖維的力學(xué)性能分析
    3.7 本章小結(jié)
第4章 石墨烯/碳納米纖維的電容脫鹽性能的研究
    4.1 引言
    4.2 電極對電容去離子除鹽效率的影響
        4.2.1 電極對數(shù)對除鹽效率的影響
        4.2.2 電極間距對電極除鹽效率的影響
    4.3 工作電壓對電極除鹽效率的影響
    4.4 溶液流速對電極除鹽效率的影響
    4.5 氧化石墨對電極除鹽效率的影響
    4.6 實(shí)驗(yàn)電極與其它碳電極的對比
    4.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]廢水中重金屬離子在膠團(tuán)強(qiáng)化超濾過程中競爭吸附的研究[D]. 賀宋保.湖南大學(xué) 2012
[3]靜電紡絲制備酚醛基碳纖維氈及其電容式脫鹽性能[D]. 王磊.清華大學(xué) 2012
[4]超級活性炭電極用于電容去離子技術(shù)性能研究[D]. 劉紅.大連理工大學(xué) 2011
[5]活性炭纖維電極電吸附脫鹽研究[D]. 馬愛鵬.河北工程大學(xué) 2011
[6]電紡法制備PAN基大比表面積活性納米碳纖維[D]. 周曉松.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[7]電容去離子技術(shù)中活性炭纖維電極體系的研究[D]. 楊慧云.北京工商大學(xué) 2006



本文編號：3645027