隨著人口增長,工業(yè)發(fā)展和氣候變化,淡水資源短缺已經(jīng)成為人類面臨的最大生存危機之一。海水及苦咸水淡化、中水回用、自來水深度凈化和含鹽廢水處理可以有效解決該危機。相比于傳統(tǒng)的去離子工藝,電容去離子是基于雙電層原理的全新的高效去離子技術(shù),具有低成本、低能耗以及防止二次污染的特點。該技術(shù)的關(guān)鍵是電極材料。本論文針對常用電極材料導(dǎo)電性低和潤濕性差等問題,設(shè)計雜原子摻雜的新結(jié)構(gòu)碳材料,用作電容去離子電極,有效提升了電容去離子性能。主要研究內(nèi)容分為以下幾個方面:(1)通過設(shè)計1,4-對苯二甲酸和三乙烯二胺,分別與鋅配位得到雙配體金屬有機框架(MOFs)材料作為碳前驅(qū)體,在氮氣氛圍中高溫?zé)峤夂蟮玫降獡诫s的棒狀多孔碳,并將其用于電容去離子電極,考察了其電容去離子性能。該方法中,1,4-對苯二甲酸配體可用作造孔劑以增加碳材料的比表面積和孔道,三乙烯二胺配體用作氮摻雜源以增加碳材料的親水性和導(dǎo)電性,從而增加離子去除容量。通過調(diào)節(jié)這兩種配體的比例,碳化后可以獲得比表面積與氮摻雜最佳配比的碳材料,從而實現(xiàn)最佳的電容去離子性能。通過形貌結(jié)構(gòu)表征可知,所得棒狀碳材料具有較高的比表面積(962 m²

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1三種典型的EDLs理論示意圖

會吸引帶反向電荷的離子，形成致密的離子層，這兩者的間距約為一個離子半徑，如圖1.1（a）所示。該說法有一定的科學(xué)性，然而對于離子水合半徑以外的電吸附現(xiàn)象，該模型則無法解釋。針對這一缺陷，Gouy和Chapman作出修正，于1913年提出了Gouy-Chapman模型即....

圖1.2（a）電容去離子和（b）再生過程示意圖

圖1.2（a）電容去離子和（b）再生過程示意圖[36]電容去離子的原理是基于在電極之間施加外部電場以迫使帶電離子向帶相反電荷的電極移動。陽離子被吸引到陰極，陰離子被吸引到陽極，這些帶電離子可以被吸引在溶液和電極界面之間形成雙電層。鹽離子被吸附到電極表面，造成鹽溶液的濃度逐漸下降....

圖1.3（a）平流模式和（b）穿流模式電容去離子裝置示意圖

電容去離子的原理是基于在電極之間施加外部電場以迫使帶電離子向帶電荷的電極移動。陽離子被吸引到陰極，陰離子被吸引到陽極，這些帶電可以被吸引在溶液和電極界面之間形成雙電層。鹽離子被吸附到電極表面成鹽溶液的濃度逐漸下降，如圖1.2（a）所示。隨著電極對離子的吸附達和，實現(xiàn)電吸附動態(tài)平....

圖1.4（a）介孔結(jié)構(gòu)的SEM照片及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型，（b）微孔-介孔結(jié)構(gòu)的TEM照片及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型和（c）微孔-介孔-大孔的SEM照片及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型

大學(xué)碩士學(xué)位論文揮不同的作用。微孔可以顯著增加材料的比表面積，并提供豐富的可點，從而提高雙電層的吸附能力。介孔可以有效地增加材料的離子傳導(dǎo)材料的潤濕性，并降低離子擴散期間的電阻。大孔則起到離子緩沖儲用，以最大限度地減少從多孔碳的表面到內(nèi)部的擴散距離，促進電解和傳輸[82-85]。

本文編號：3957776