【摘要】：醋酸纖維作為香煙過濾器的主要成分已被廣泛使用并呈現(xiàn)出逐年增長趨勢。然而,隨著每年數(shù)以萬億計的香煙過濾器被隨意丟棄,香煙過濾器已成為污染和危害人們生存環(huán)境的主要廢棄物之一。現(xiàn)階段有關(guān)香煙過濾器廢棄物的處理方式主要是焚燒和填埋,但看似簡單的處理方式對于生態(tài)環(huán)境以及人們的健康將會造成一定的危害。因此,如何回收和再利用這些香煙過濾器,使其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈吒郊又档牟牧?如各種結(jié)構(gòu)的碳材料等,將有可能對今后香煙過濾器的回收再利用起到一定的促進作用。到目前為止,有關(guān)香煙過濾器廢棄物的熱解研究手段,大多局限于常壓惰性環(huán)境下,獲得的產(chǎn)物多為無定型的多孔碳材料且形貌較為單一。然而,從本世紀70年代起以自生壓力法、水熱法和超臨界CO_2法等為代表的亞穩(wěn)態(tài)合成技術(shù)的使用,為更大范圍內(nèi)控制材料成分和微觀結(jié)構(gòu),并進而優(yōu)化材料性能提供了新手段和新途徑。特別是壓力作為一個熱力學維度,能夠使一些在常壓下難以進行的熱力學過程在壓力作用下得以實現(xiàn)。本論文以香煙過濾器為初始原料,以等靜壓燒結(jié)技術(shù)為手段,對其熱解碳化的溫度、壓力和升溫速率等熱力學行為進行了研究。在此基礎(chǔ)上,將過渡金屬離子與醋酸纖維復合進行了高壓熱解研究。此外,將不同形貌結(jié)構(gòu)的熱解碳及其復合材料作為鋰離子電池的負極進行了相關(guān)測試,結(jié)果如下:(1)研究了溫度、壓力及升溫速率對香煙過濾器的碳化行為以及對碳材料形貌和結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn),溫度和壓力的提升有助于改善熱解碳的石墨化度,升溫速率有助于熱解碳的形貌調(diào)控。此外,將這些熱解碳作為鋰離子電池的負極材料進行了充放電性能、倍率性能以及阻抗等電化學研究。(2)為了拓寬熱解碳的應用,將香煙過濾器廢棄物與不同含量的鈷(鐵)離子進行混合并在等靜壓下碳化。研究了Co(Fe)/C材料的結(jié)構(gòu)和形貌,在此基礎(chǔ)上分析了電化學性能以及儲鋰機制。(3)為了解決Co(Fe)/C材料作為負極時充放電衰減較快以及電導率較低的問題,將Co(Fe)/C材料進行環(huán)己烷包覆并在高壓下碳化。研究了Co(Fe)/C@C材料的形貌、結(jié)構(gòu)以及作為鋰離子電池負極時其循環(huán)效率和倍率性能。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ340.1;TM912
【圖文】：

二醋酸纖維素的結(jié)構(gòu)式

廢棄的香煙過濾器現(xiàn)階段有關(guān)香煙過濾器廢棄物的處理方式主要是焚燒和填埋

用香煙過濾器熱解制備NCF的工藝示意圖

【參考文獻】

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1 馬紅安;董楠;宿太超;于鳳榮;田永君;姜一平;鄧樂;賈曉鵬;;方鈷礦化合物Fe_xCo_(4-x)Sb_(12)的高溫高壓合成及其電輸運特性研究[J];原子與分子物理學報;2009年04期

2 樊姍;張旭;李剛;周百斌;梁海燕;;絨球狀氧化鈷微晶的控制合成及表征[J];雞西大學學報;2008年04期

本文編號：2803732