多孔石墨烯是一種新型碳材料,具有超高的比表面積、良好的導(dǎo)熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)勢,在CO₂吸附領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。目前,制備多孔石墨烯的原料主要為石墨,屬于不可再生資源,儲量有限,并且其制備方法存在過程繁瑣、成本高昂等弊端,難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此,尋找一種具有可再生性的原料和一種成本低廉、操作簡單、綠色環(huán)保的合成路線具有非常重要的意義。本文以一種資源豐富、成本低廉、可再生的大型海藻—銅藻為原料,在分析其化學(xué)組成的基礎(chǔ)上,分別采用KOH活化法和鐵鹽催化法制備了多孔石墨烯和氮摻雜多孔石墨烯,考察了制備條件(堿炭比、金屬浸漬比、活化溫度)對石墨烯的形成、孔結(jié)構(gòu)特性以及表面化學(xué)性質(zhì)的影響,獲得了多孔石墨烯的較優(yōu)制備條件,并測試了多孔石墨烯的CO₂吸附性能。主要研究結(jié)果如下:(1)與陸地植物相比,銅藻的灰分含量較高,固定碳含量稍低,但其N元素含量較高,且含有豐富的金屬離子(Na、Fe和Mg等)在活化過程中會起到催化和開孔作用;與大型海藻類相比,銅藻灰分含量較低,固定碳含量較高;因此,銅藻可作為制備碳材料的理想前驅(qū)體。(2)KOH活化法制備銅...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1.1 引言
    1.2 大型海藻資源化利用的研究進展
        1.2.1 大型海藻的特點
        1.2.2 大型海藻的應(yīng)用
        1.2.3 銅藻的應(yīng)用研究現(xiàn)狀
    1.3 石墨烯材料
        1.3.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)
        1.3.2 石墨烯的性質(zhì)
    1.4 生物質(zhì)基石墨烯的研究進展
        1.4.1 生物質(zhì)基石墨烯的原料
        1.4.2 生物質(zhì)基石墨烯的制備
        1.4.3 生物質(zhì)基石墨烯的應(yīng)用
    1.5 多孔石墨烯用于CO₂吸附的研究進展
        1.5.1 石墨烯吸附CO₂的優(yōu)勢
        1.5.2 石墨烯吸附CO₂的研究進展
    1.6 本文的研究內(nèi)容
        1.6.1 研究內(nèi)容
        1.6.2 研究路線
第二章 實驗內(nèi)容及表征方法
    2.1 實驗試劑與儀器
    2.2 原料分析方法
        2.2.1 銅藻的工業(yè)分析方法
        2.2.2 銅藻的元素分析方法
        2.2.3 銅藻金屬離子含量分析方法
        2.2.4 銅藻的熱分解行為分析方法
    2.3 材料的制備
        2.3.1 KOH活化法制備多孔石墨烯
        2.3.2 鐵鹽催化法制備氮摻雜多孔石墨烯
    2.4 材料的表征方法
        2.4.1 掃描電鏡分析
        2.4.2 高分辨透射電鏡分析
        2.4.3 原子力顯微鏡分析
        2.4.4 比表面積及孔結(jié)構(gòu)測定
        2.4.5 X射線衍射分析
        2.4.6 拉曼光譜分析
        2.4.7 X射線光電子能譜分析
        2.4.8 傅里葉紅外光譜分析
        2.4.9 元素分析
    2.5 CO₂ 吸附性能測試
        2.5.1 材料的CO₂吸附容量
        2.5.2 CO₂ 吸附動力學(xué)
        2.5.3 循環(huán)再生性能
第三章 KOH活化法制備多孔石墨烯及其CO₂吸附性能研究
    3.1 引言
    3.2 原料分析結(jié)果
        3.2.1 銅藻的工業(yè)分析結(jié)果
        3.2.2 銅藻的元素分析結(jié)果
        3.2.3 銅藻的金屬含量分析
        3.2.4 銅藻的熱分解分析結(jié)果
    3.3 實驗裝置與內(nèi)容
        3.3.1 實驗裝置
        3.3.2 實驗內(nèi)容
    3.4 銅藻基多孔石墨烯的表征
        3.4.1 SEM表征
        3.4.2 TEM表征
        3.4.3 AFM表征
        3.4.4 氮氣吸附/脫附分析
        3.4.5 X射線衍射分析
        3.4.6 拉曼光譜分析
        3.4.7 表面化學(xué)性質(zhì)分析
    3.5 CO₂ 吸附性能測試
        3.5.1 實驗材料
        3.5.2 實驗方法
        3.5.3 CO₂ 吸附容量
        3.5.4 CO₂ 吸附動力學(xué)
        3.5.5 循環(huán)再生性能
    3.6 小結(jié)
第四章 鐵鹽催化法制備氮摻雜多孔石墨烯及其CO₂吸附性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗內(nèi)容
    4.3 銅藻基多孔石墨烯的表征
        4.3.1 SEM表征
        4.3.2 TEM表征
        4.3.3 氮氣吸附/脫附分析
        4.3.4 X射線衍射分析
        4.3.5 拉曼光譜分析
        4.3.6 表面化學(xué)性質(zhì)分析
    4.4 石墨烯結(jié)構(gòu)形成機理分析
    4.5 CO₂ 吸附性能測試
        4.5.1 實驗材料
        4.5.2 實驗方法
        4.5.3 CO₂ 吸附容量
        4.5.4 CO₂ 吸附動力學(xué)
        4.5.5 循環(huán)再生性能
    4.6 小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
    1 作者簡歷
    2 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    3 發(fā)明專利
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3744250