因具有較大的比表面積和大的孔體積,最近幾年,多孔材料引起了人們研究的熱潮,已被應(yīng)用于包括環(huán)境、儲(chǔ)能等的多個(gè)領(lǐng)域。其中多孔碳材料具有大的比表面積、豐富的孔洞和易于制備的優(yōu)點(diǎn)而受到熱切的關(guān)注,并在氣體捕獲、揮發(fā)性碘和有機(jī)染料吸附等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。多孔碳材料除了碳骨架外,還可以引入氧、氮、硫等雜原子,使其具有更為綜合優(yōu)異的性能。本論文用合成超交聯(lián)多孔聚合物作為前驅(qū)體,利用KOH活化碳化的方法制備了摻雜氧、氮、硫等雜原子的多孔碳。首先選用萘的衍生物（2-萘酚、2-甲氧基萘、2,3-羥基萘、1,1’-聯(lián)二萘酚）為單體,利用Friedel-Crafts反應(yīng)合成了超交聯(lián)多孔聚合物,以之為前驅(qū)體,通過KOH活化碳化的方法制備了多孔碳。發(fā)現(xiàn)其比表面積在944 m² g^-1和2755 m² g^-1之間,具有高微孔率。其中C_HPN-3能夠達(dá)到739.1 wt%的碘蒸氣捕獲和從碘/環(huán)己烷溶液中吸附碘能夠達(dá)到254 mg g^-1;以及從水溶液中吸附孔雀石綠的容量能夠達(dá)到862... 

【文章來源】：福建師范大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖0-1摻雜氧元素多孔碳材料的合成過程

緒論3圖0-2摻雜氮元素多孔碳材料的制備過程。一般來說，低成本的材料中含有高含量的碳和少量的無機(jī)物是良好的制備活性碳的前體，與人工模板和前體相比，許多天然材料通常是豐富、可再生、便宜和對環(huán)境無害的，利用天然生物成分構(gòu)建碳材料已受到廣泛關(guān)注[29-31]。從這些低價(jià)值的碳源中培育出高質(zhì)量的碳材料，開辟了將廢舊碳源轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品的有效途徑。此外，生物質(zhì)是一種無與倫比的可再生資源，據(jù)報(bào)道有一百多個(gè)世界上每年生產(chǎn)十億公噸的生物量，來源豐富。由生物質(zhì)引入雜原子，作為摻雜雜原子多孔碳材料的前驅(qū)體是十分有意義的。Wei等人[32]以小麥秸稈為原料，以氯化鈣為活化劑，三聚氰胺為氮源，采用一種簡單、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)的方法制備氮摻雜層狀多孔碳（N-HC）。然后碳化形成氮摻雜多孔碳（N-HC-X，X表示溫度）。N-HC-800在0.2Ag-1時(shí)的比電容為275Fg-1，在8Ag-1時(shí)的電容保留率為81%。此外，即使在電流密度下，它也表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性（10000次周期循環(huán)后電容保持率超過97%）。這些發(fā)現(xiàn)表明，小麥秸稈可制備電容性秸稈碳材料用于儲(chǔ)能裝置，利用小麥秸稈代替露天焚燒是一種環(huán)保及具有成本效益的回收方法。Wang等人[33]利用九重葛生物廢料（三角梅）制備高性能SCs多孔碳納米片，如圖0-3所示。九重葛因?yàn)樗陌《窦堎|(zhì)有時(shí)被稱為“紙花（PF）”。從九重葛植株上脫落后采集，將洗后的PFs磨成小顆粒（<2.0mm），經(jīng)碳化及活化后置于管狀爐中生成產(chǎn)物（PFC）。一般情況下，將PFs浸漬在100mlZnCl2水溶液中，質(zhì)量比ZnCl2:PFs=3:1，浸漬24h后，將PFs置于微波爐下（100C）持續(xù)了6h。獲得像漿泥一樣的碳材料，用3M鹽酸和去離子水徹底清洗（直到PH值到中性），然后在100C干燥2h。隨后，PFs碳產(chǎn)物被放置在管式爐在N2氣氛

福建師范大學(xué)江煌碩士學(xué)位論文4多孔碳電極（PFC-800）在電流密度為1Ag-1時(shí)的比電容為118Fg-1，在電流密度為12Ag-1時(shí)的比電容為91.2Fg-1。特別是PFC-800，在充放電10000次后，電容保持率為97.4%。這可能是由于特殊的微/介孔性質(zhì)和高比表面積（SBET=1801m2g-1），這種多孔性可以成為一種有前途的電化學(xué)超級電容器電極材料。同時(shí)對日落黃（SY）的最大吸附量為273.6mgg-1，這是跟碳的大比表面積（SBET=1801m2g1）、氫鍵、π-π電子、靜電相互作用有關(guān)。因此，紙花碳（PFC）可成為電極材料，以及作為去除水污染物的候選材料。圖0-3PFC碳的制備方法及用途。0.2.2摻雜金屬多孔碳材料以往的研究結(jié)果表明，單原子或雙原子摻雜氮、硫、磷、硼等均能顯著改善碳質(zhì)材料的性能。除摻雜原子之外，研究學(xué)者們發(fā)現(xiàn)摻雜了金屬的多孔碳也具有優(yōu)異的性能。如圖0-4所示[34]，使用PAQTA（近年來，一種獨(dú)特的由蒽醌胺和三苯胺組成的CMP，即具有20wt%N和O原子的PAQTA[35]）作為前體，將鈷納米顆粒包封在N摻雜的碳中（CoNOCs）。主要是通過Co(acac)2（鈷來源）浸漬PAQTA來制備前驅(qū)體然后在N2氛圍及四種溫度下分別熱解（700、800、900和1000C）得到碳材料CoNOC-x（x表示溫度），最后用磺酸蝕刻（圖0-4a-b）。為了做對比還制備了NOC-900，是在沒有用Co(acac)2浸漬的情況下制備的，即PAQTA為前體，在N2氛圍900C溫度下熱解制備的無金屬摻雜的多孔碳。經(jīng)過表征及性能測試后結(jié)果是

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]礦物油-天然酯混合絕緣油減緩絕緣紙熱老化速率機(jī)理的XPS研究[J]. 廖瑞金,尹建國,楊麗君,梁帥偉,郝建.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2011(10)



本文編號：3089808