隨著人口增長(zhǎng),工業(yè)發(fā)展和氣候變化,淡水資源短缺已經(jīng)成為人類(lèi)面臨的最大生存危機(jī)之一。海水及苦咸水淡化、中水回用、自來(lái)水深度凈化和含鹽廢水處理可以有效解決該危機(jī)。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(diǎn)。該技術(shù)的關(guān)鍵是電極材料。本論文針對(duì)常用電極材料導(dǎo)電性低和潤(rùn)濕性差等問(wèn)題,設(shè)計(jì)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?jī)?nèi)容分為以下幾個(gè)方面:(1)通過(guò)設(shè)計(jì)1,4-對(duì)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(jī)框架(MOFs)材料作為碳前驅(qū)體,在氮?dú)夥諊懈邷責(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(duì)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(guò)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(shí)現(xiàn)最佳的電容去離子性能。通過(guò)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(yè)數(shù)】：105 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1三種典型的EDLs理論示意圖

會(huì)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(gè)離子半徑，如圖1.1（a）所示。該說(shuō)法有一定的科學(xué)性，然而對(duì)于離子水合半徑以外的電吸附現(xiàn)象，該模型則無(wú)法解釋。針對(duì)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(guò)程示意圖

圖1.2（a）電容去離子和（b）再生過(guò)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(chǎng)以迫使帶電離子向帶相反電荷的電極移動(dòng)。陽(yáng)離子被吸引到陰極，陰離子被吸引到陽(yáng)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(chǎng)以迫使帶電離子向帶電荷的電極移動(dòng)。陽(yáng)離子被吸引到陰極，陰離子被吸引到陽(yáng)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(duì)離子的吸附達(dá)和，實(shí)現(xiàn)電吸附動(dòng)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(diǎn)，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(rùn)濕性，并降低離子擴(kuò)散期間的電阻。大孔則起到離子緩沖儲(chǔ)用，以最大限度地減少?gòu)亩嗫滋嫉谋砻娴絻?nèi)部的擴(kuò)散距離，促進(jìn)電解和傳輸[82-85]。

本文編號(hào)：3957776