生物質(zhì)是豐富的可再生資源,廢棄生物質(zhì)的資源化利用吸引了學術(shù)界廣泛的關(guān)注。與焚燒相比,熱解是對廢棄生物質(zhì)進行回收利用的有效手段。生物質(zhì)的熱解產(chǎn)物主要包括生物炭、生物油和熱解氣。熱解氣富含小分子碳氫化合物。本論文將熱解氣作為碳源,通過化學氣相沉積（CVD）法合成碳納米管（CNTs）材料。不僅實現(xiàn)了廢氣的資源化,還降低了傳統(tǒng)CVD法制備CNTs的經(jīng)濟成本。1、生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的尾氣通常隨著惰性載氣一起排入到大氣中,造成了環(huán)境污染。這些尾氣往往包含豐富的小分子碳氫化合物。在這項研究中,我們利用生物質(zhì)的熱解尾氣作為碳源,通過快速熱解和慢速熱解耦合設(shè)備合成CNTs材料,即快速熱解生物質(zhì)產(chǎn)生的熱解氣,經(jīng)過純化后,進入慢速熱解爐中,在催化劑的表面發(fā)生沉積。通過對CNTs合成最佳條件的探索,不僅簡化了整個實驗裝置和操作方式,同時提高了 CNTs的產(chǎn)率。2、我們通過對生物質(zhì)進行快速熱解,實現(xiàn)了5min內(nèi)合成CNTs的方法,在此過程中,熱解氣體快速產(chǎn)生并沉積在泡沫鎳上,期間不需要進一步的純化和再加熱。在對前體（纖維素、木質(zhì)素和鋸末）、熱解溫度和保留時間等的影響進行系統(tǒng)探究的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)纖維素是最佳的前體,且產(chǎn)... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＣＶＤ示意簡圖［２］??

２．２．２．２沉積過程??泡沫鎳被剪成大小為７５?ｍｍ?ｘ?２５?ｍｍ的片狀，于丙酮中超聲１５?ｍｉｎ去除泡??沫鎳表面的雜質(zhì)。潔凈的泡沫鎳浸泡在不同的ＦｅＣｌ３溶液中，烘干，重復數(shù)次，??以將Ｆｅ３＋負載在泡沫鎳上。負載Ｆｅ的泡沫鎳置于石英管的中部，如圖２．１?（Ｐａｒｔ??ＩＩＩ）所示。前體（微晶纖維素等生物質(zhì)）加入到快速熱解的進樣器中。在密閉??的系統(tǒng)中用６０?ｍｌ／ｍｉｎ的Ａｒ流持續(xù)通氣以排出系統(tǒng)內(nèi)的空氣。排完空氣后，??Ｐａｒｔ?ＩＩＩ部分的慢速熱解爐以２０?°Ｃ的升溫速率加熱到設(shè)定的溫度，并在此溫度下??保持１０?ｍｉｎ以促進金屬晶粒的生長。同時，Ｐａｒｔ?Ｉ部分的快速熱解爐達到設(shè)定??的溫度時，前體以０．６?ｇ／ｍｉｎ的速率加入到快速熱解爐中。為了提高混合氣體中??碳源濃度，在進樣過程中將Ａｒ流速調(diào)節(jié)至２０?ｍｌ／ｍｉｎ。熱解產(chǎn)生的氣體混合物??經(jīng)過Ｐａｒｔ?ＩＩ部分的純化處理后，過濾掉一部分雜質(zhì)如Ｃ０２、水蒸氣和少量的氮??氧化物，從而避免對后續(xù)納米管沉積的影響。進樣完成后，Ｐａｒｔ?ＩＩＩ部分的催化??劑在慢速熱解爐中保持５?ｍｉｎ，再以１００?°Ｃ／ｍｉｎ的降溫速率冷卻至室溫。??

?熱解氣的組分和含量，進而探究其對ＣＮＴｓ合成的影響［３４，３５１。泡沫鎳通過浸泡??ＦｅＣｌ３水溶液的方式負載Ｆｅ，ＣＶＤ溫度保持９００?°Ｃ，如圖２．２所示，當熱解溫??度為８００?°Ｃ，圖ａ，ｂ中有很短的碳納米管棒出現(xiàn)，熱解溫度降到７００?°Ｃ時，樣??品的ＳＥＭ圖（ｅ，ｆ）中發(fā)現(xiàn)含有細短的管狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，但是不明顯；而熱解溫??度為７５０?°Ｃ時，圖ｃ和ｄ顯示，材料表面含有顆粒狀物質(zhì)，這些顆粒物質(zhì)可能??是能夠催化形成ＣＮＴｓ的金屬顆粒�？紤]到快速熱解溫度為７００?°Ｃ時，前體熱??解后的固態(tài)產(chǎn)物含量太高，因此后續(xù)研究中，快速熱解溫度選擇８００?°Ｃ。??■ＨＲ??ＭＭ??圖２．２?（ａ，?ｂ）快速熱解溫度為８００?°Ｃ；?（ｃ，?ｄ）快速熱解溫度為７５０?〇Ｃ；?（ｅ，ｆ）快??速熱解溫度為７００°Ｃ。（ＣＶＤ溫度為９００°Ｃ）??２．３．２快速－慢速聯(lián)用，ＣＶＤ溫度對ＣＮＴｓ合成的影響??ＣＶＤ法合成ＣＮＴｓ受到溫度的影響

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Application potential of carbon nanotubes in water treatment:A review[J]. Xitong Liu,Mengshu Wang,Shujuan Zhang,Bingcai Pan.  Journal of Environmental Sciences. 2013(07)



本文編號：3496624