本文關(guān)鍵詞：球形多孔碳材料的制備及其應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 球形多孔碳 介孔 空心結(jié)構(gòu) 氮摻雜 吸附性能 電化學(xué)性能

【摘要】：開發(fā)新型吸附材料和儲能材料,對治理水體污染和解決能源短缺問題具有重大意義。球形多孔碳材料具有較高的比表面積、開放的孔結(jié)構(gòu)、可調(diào)節(jié)的直徑和表面化學(xué)性質(zhì)等特點,可應(yīng)用于吸附和能量儲存等諸多現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域。因此,本論文從球形多孔碳材料的制備方法入手,分別制備出不同性質(zhì)球形多孔碳材料,并研究其在吸附和儲能方面的應(yīng)用性能。主要研究內(nèi)容如下:1)以六次甲基四胺和間苯二酚為碳源,正硅酸乙酯為無機物前驅(qū)體,表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨和嵌段共聚物F127為共模板劑,通過水熱合成的方法成功制備出直徑在80~170 nm之間可調(diào)節(jié)的雙介孔碳球。所制備介孔碳球最大比表面、孔容分別為1481 m~2/g、2.55 cm~3/g;相應(yīng)介孔孔徑分別為4.1 nm和24.1 nm。該碳球?qū)λ芤褐腥玖洗蠓肿蛹谆�、堿性品紅、亞甲基藍(lán)有良好的吸附效果。實驗中結(jié)合吸附動力學(xué)和吸附等溫線模型對碳球吸附行為進(jìn)行研究,全面分析了其作為工業(yè)吸附劑的可行性。2)提出“溶解-捕獲”方法制備空心介孔碳球。首先以聚苯乙烯球為內(nèi)核模板和碳源,在其表面均勻包覆介孔二氧化硅;然后利用四氫呋喃溶解聚苯乙烯,介孔二氧化硅捕獲聚苯乙烯的過程形成空心結(jié)構(gòu);最后經(jīng)交聯(lián)化、碳化和去除二氧化硅過程,制備出介孔孔徑均一且單分散存在的空心介孔碳球。實驗發(fā)現(xiàn),該方法可通過改變聚苯乙烯球的直徑對空心介孔碳球的空腔大小進(jìn)行精確調(diào)控。苯酚吸附性能測試表明,具有中空結(jié)構(gòu)和豐富介孔的空心介孔碳球?qū)Ρ椒臃肿泳哂辛己玫奈侥芰Α?)以“溶解-捕獲”方法為理論基礎(chǔ),采用兩種含氮基團的高分子聚合物(聚丙烯腈納米球、聚苯乙烯/聚丙烯腈復(fù)合納米球)作為氮前驅(qū)體,成功制備氮摻雜空心介孔球形碳膠囊和氮摻雜空心介孔碳球兩種結(jié)構(gòu)相似的氮摻雜空心球形碳材料。實驗結(jié)果表明,這些碳材料具有均一的介孔孔徑、較高的比表面積和氮含量。系統(tǒng)研究了這兩種材料的電化學(xué)相關(guān)性質(zhì),為它們作為超級電容器電極材料的實際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：球形多孔碳 介孔 空心結(jié)構(gòu) 氮摻雜 吸附性能 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TB383.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 多孔碳材料10-12
• 1.1.1 定義及分類10-11
• 1.1.2 功能化11
• 1.1.3 形貌11-12
• 1.2 球形多孔碳材料的制備方法12-16
• 1.2.1 硬模板法12-13
• 1.2.2 軟模板法13-14
• 1.2.3 聚合物微球熱解法14-15
• 1.2.4 改進(jìn)St(?)ber法15
• 1.2.5 化學(xué)氣相沉積法15-16
• 1.2.6 其他方法16
• 1.3 球形多孔碳材料的應(yīng)用16-19
• 1.3.1 吸附16-17
• 1.3.2 超級電容器17-19
• 1.3.3 其他領(lǐng)域19
• 1.4 論文的主要內(nèi)容19-22
• 第2章 實驗設(shè)備、表征技術(shù)及性能評價測試方法22-28
• 2.1 實驗試劑22-23
• 2.2 實驗設(shè)備23
• 2.3 材料分析表征23-24
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡24
• 2.3.2 高分辨透射電子顯微鏡24
• 2.3.3 氮氣物理等溫吸附/脫附24
• 2.3.4 X射線光電子能譜24
• 2.3.5 傅里葉變換紅外光譜24
• 2.3.6 熱重分析24
• 2.4 材料性能評價測試方法24-28
• 2.4.1 染料大分子吸附性能評價24-25
• 2.4.2 水相有機污染物苯酚吸附性能評價25-26
• 2.4.3 電化學(xué)性能評價26-28
• 第3章 介孔碳球的制備及其染料吸附性能研究28-42
• 3.1 引言28-29
• 3.2 實驗部分29
• 3.2.1 制備介孔碳球29
• 3.2.3 染料大分子的吸附性能評價29
• 3.3 結(jié)果與討論29-40
• 3.3.1 介孔碳球的表征與分析29-34
• 3.3.2 介孔碳球?qū)θ玖洗蠓肿游叫阅苎芯?/span>34-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第4章 空心介孔碳球的制備及其苯酚吸附性能研究42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 實驗部分42-44
• 4.2.1 制備聚苯乙烯球模板42-43
• 4.2.2 制備介孔SiO_2-PS復(fù)合球和介孔SiO_2-PS-HNs空心復(fù)合球43
• 4.2.3 超交聯(lián)化、碳化、除硅43-44
• 4.2.4 苯酚的吸附性能評價44
• 4.3 結(jié)果與討論44-50
• 4.3.1 空心介孔碳球的表征與分析44-47
• 4.3.2 空心介孔碳球?qū)Ρ椒臃肿游叫阅苎芯?/span>47-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第5章 氮摻雜空心球形介孔碳的制備及其電化學(xué)性能研究52-66
• 5.1 引言52-53
• 5.2 實驗部分53-54
• 5.2.1 制備氮摻雜空心介孔球形碳膠囊53-54
• 5.2.2 制備氮摻雜中空介孔碳球54
• 5.2.3 材料電化學(xué)性能評價54
• 5.3 結(jié)果與討論54-65
• 5.3.1 氮摻雜空心介孔球形碳膠囊的表征與分析54-58
• 5.3.2 氮摻雜空心介孔球形碳膠囊電化學(xué)性能58-61
• 5.3.3 氮摻雜空心介孔碳球的表征與分析61-63
• 5.3.4 氮摻雜空心介孔碳球電化學(xué)測試63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文76-78
• 致謝78

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