碳納米管(CNTs)由于具有優(yōu)異的物理化學性能而廣泛應(yīng)用于吸附材料、催化劑載體及超級電容器中。本文以鐵、鈷和鎳單金屬及雙金屬納米顆粒為催化劑,采用催化裂解聚乙烯的方法制備了CNTs,研究了熱解溫度、催化劑含量和催化劑種類以及保護劑種類和用量對聚乙烯催化裂解制備碳納米管的影響,并對其吸附有機染料的性能進行了研究;而后,在此基礎(chǔ)上制備了氧化石墨烯/碳納米管超輕氣凝膠,對其吸附油性液態(tài)介質(zhì)的性能進行了研究。研究表明:(1)以聚乙烯為碳源,以硝酸鐵、硝酸鈷和硝酸鎳為催化劑前驅(qū)體,采用催化熱解的方法制備了碳納米管。三種催化劑催化CNTs生長的活性依次為Ni>Fe>Co,以Ni為催化劑更有利于碳納米管的生長;碳納米管的適宜制備條件為973 K/2 h,催化劑的適宜用量為0.75 wt%;所制備碳納米管的直徑約為30⁵0nm,長度約為數(shù)十微米,且其長徑比高達1500。(2)以聚乙烯為原料,以FeNi、FeCo及NiCo的雙金屬納米顆粒為催化劑,在氬氣氣氛下,通過催化熱解的方法制備了碳納米管。NiCo與FeCo雙金屬納米顆粒催化劑不利于CNTs的生長,FeNi雙金屬納...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 文獻綜述
    1.1 前言
    1.2 以鐵為催化劑催化裂解塑料制備CNTs
    1.3 以鎳為催化劑催化裂解塑料制備CNTs
    1.4 以鈷為催化劑催化裂解塑料制備CNTs
    1.5 以Ni-M(M=Mn、Mo及 Fe)為催化劑催化裂解塑料制備CNTs
    1.6 碳納米管的吸附性能研究
        1.6.1 碳納米管在吸附方面的應(yīng)用
            1.6.1.1 碳納米管對水中重金屬離子的吸附
            1.6.1.2 碳納米管對水中無機非金屬離子的吸附
            1.6.1.3 碳納米管對水中有機物的吸附
    1.7 論文的目的、意義及主要內(nèi)容
第2章 實驗
    2.1 實驗原料及設(shè)備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗設(shè)備
    2.2 實驗制備及工藝研究
        2.2.1 Fe、Co及 Ni單金屬納米顆粒催化聚乙烯塑料熱解制備CNTs
        2.2.2 FeCo、FeNi及 CoNi雙金屬納米顆粒催化聚乙烯塑料熱解制備CNTs
        2.2.3 保護劑種類及用量對單金屬催化劑催化熱解聚乙烯塑料生成CNTs的影響
        2.2.4 CNTs/石墨烯氣凝膠的制備
    2.3 實驗表征
        2.3.1 熱重/質(zhì)譜分析
        2.3.2 物相分析
        2.3.3 石墨化度表征
        2.3.4 殘?zhí)悸时碚?br>        2.3.5 顯微形貌
        2.3.6 比表面積(BET)
        2.3.7 潤濕角的測定
        2.3.8 吸附性能的測定
        2.3.9 磁性能的測定
        2.3.10 晶粒度計算
        2.3.11 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)
        2.3.12 X射線光電子能譜光譜(XPS)
第3章 Fe、Co和 Ni納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管
    3.1 Ni納米顆粒催化熱解廢棄聚乙烯制備納米碳管
        3.1.1 熱解溫度對制備碳納米管的影響
        3.1.2 Ni加入量對催化熱解廢棄聚乙烯生成CNTs的影響
        3.1.3 Ni催化熱解廢棄聚乙烯生成CNTs的機理
        3.1.4 碳納米管對亞甲基藍的吸附性能
    3.2 Co納米顆粒催化熱解廢棄聚乙烯制備碳纖維
        3.2.1 Co-O-C體系熱力學計算
        3.2.2 溫度對Co催化熱解聚乙烯生成碳纖維的影響
        3.2.3 Co加入量對催化熱解聚乙烯生成碳纖維的影響
        3.2.4 Co催化熱解聚乙烯所制備碳纖維的TEM表征
        3.2.5 碳纖維對亞甲基藍的吸附性能
    3.3 Fe催化熱解廢棄聚乙烯制備碳納米管
    3.4 Fe、Co和 Ni催化熱解聚乙烯制備一維碳材料的對比
    3.5 小結(jié)
第4章 FeNi、NiCo及 FeCo雙金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管
    4.1 FeNi雙金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管
        4.1.1 溫度對FeNi雙金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管的影響
        4.1.2 FeNi雙金屬納米顆粒加入量對催化熱解聚乙烯制備碳納米管的影響.
        4.1.3 FeNi雙金屬納米顆粒摩爾比對催化熱解聚乙烯制備碳納米管的影響.
        4.1.4 FeNi雙金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯所制備碳納米管的TEM表征..
    4.2 NiCo雙金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管
        4.2.1 溫度對NiCo雙金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管的影響..
        4.2.2 NiCo雙金屬納米顆粒加入量對催化熱解聚乙烯制備碳納米管的影響
        4.2.3 NiCo雙金屬納米顆粒摩爾比對催化熱解聚乙烯制備碳納米管的影響
        4.2.4 NiCo雙金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管的TEM表征
    4.3 FeCo雙金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管
    4.4 FeNi、NiCo及 FeCo雙金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管的對比
    4.5 小結(jié)
第5章 保護劑種類及用量對單金屬納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管的影響
    5.1 保護劑作用下Co納米顆粒催化劑催化熱解聚乙烯制備碳納米管
        5.1.1 保護劑種類對制備碳納米管的影響
        5.1.2 油胺與保護劑比例對制備碳納米管的影響
        5.1.3 反應(yīng)溫度對制備碳納米管的影響
        5.1.4 催化劑用量對制備碳納米管的影響
        5.1.5 碳納米管的TEM表征
        5.1.6 碳納米管對亞甲基藍的吸附性能
    5.2 保護劑作用下Ni納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管
        5.2.1 保護劑種類對制備碳納米管的影響
        5.2.2 保護劑用量對制備碳納米管的影響
        5.2.3 反應(yīng)溫度對制備碳納米管的影響
        5.2.4 催化劑用量對制備碳納米管的影響
        5.2.5 碳納米管的顯微結(jié)構(gòu)
    5.3 保護劑作用下Fe納米顆粒催化熱解聚乙烯制備碳納米管
    5.4 保護劑作用下的Fe、Co和 Ni催化熱解聚乙烯制備碳納米管的對比
    5.5 小結(jié)
第6章 CNTs/石墨烯超輕氣凝膠的制備及其油性液態(tài)介質(zhì)吸附性能
    6.1 固含量對制備CNTs/石墨烯氣凝膠的影響
        6.1.1 超輕氣凝膠的彈性及密度
        6.1.2 超輕氣凝膠吸附性能
    6.2 CNTs的含量對制備CNTs/石墨烯氣凝膠的影響
        6.2.1 超輕氣凝膠彈性表征
        6.2.2 超輕氣凝膠的水潤濕性能及吸附性能
    6.3 超輕氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)表征
    6.4 小結(jié)
第7章 結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目



本文編號：4001184