本文關(guān)鍵詞：介孔碳的制備及性能研究

  更多相關(guān)文章： 有序介孔碳修飾 電化學(xué)性能 吸附甲基橙 吸附紅花廢水

【摘要】：本文通過(guò)軟模板法制備介孔碳材料,并對(duì)所制備的介孔碳材料進(jìn)行了功能化修飾,以此來(lái)改善介孔碳材料的各方面的性能,如導(dǎo)電性和浸潤(rùn)性等,使其具有更廣泛的用途。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要分為以下幾部分:(1)鎳氮修飾超高比表面介孔碳的制備及其電化學(xué)性能的研究:以三嵌段共聚物F127為模板劑,以A階酚醛樹(shù)脂為碳源,正硅酸乙酯(TEOS)作為結(jié)構(gòu)強(qiáng)化劑,氯化鎳和尿素作為添加劑,利用蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝法(EISA)制備了具有超高比表面積和良好導(dǎo)電性的介孔碳材料。利用透射電鏡(TEM)、小角度XRD衍射和氮?dú)馕綔y(cè)試對(duì)所制備材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,結(jié)果表明:介孔碳材料在進(jìn)行改性后依然保持了良好的孔道結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)出二維六方有序介觀結(jié)構(gòu),均勻的孔徑尺寸(大約5.3 nm),超大孔體積(大約3.80 cm3/g),超高的比表面積(可高達(dá)2800 m2/g),所有BET比表面積均為介孔所貢獻(xiàn)。利用廣角XRD和拉曼光譜測(cè)試分析證明了介孔碳材料在低溫碳化后的石墨化程度明顯提高,廣角XRD和原子吸收光譜證明了鎳元素的存在并測(cè)定了其含量。利用電化學(xué)工作站對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試:在堿性電解質(zhì)溶液中,經(jīng)過(guò)不同的速率掃描后,其CV曲線呈現(xiàn)大致的矩形,并且在堿性電解質(zhì)溶液中測(cè)的其最大比電容為210 F/g,并對(duì)其進(jìn)行了循環(huán)性能測(cè)試,循環(huán)充放電200次后,依然保持了較高的電容量。(2)鐵氮功能化修飾有序介孔碳的制備及對(duì)甲基橙吸附性能研究:以A階酚醛樹(shù)脂為碳源,以F127為模板劑,硝酸鐵和尿素為添加劑,正硅酸乙酯為結(jié)構(gòu)增強(qiáng)劑,利用蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝法(EISA)制備了鐵氮功能化修飾介孔碳,采用透射電鏡(TEM),氮?dú)馕胶蚗射線(XRD)等手段對(duì)其進(jìn)行了表征,結(jié)果表明:在鐵氮功能化修飾后,介孔碳依然保持了較好的二維六方結(jié)構(gòu)(p6mm),同時(shí)浸潤(rùn)性具有明顯提高。所制備樣品具有較大的比表面積可以高達(dá)1483 m2/g,比表面積隨著鐵的添加量的增加呈現(xiàn)降低的趨勢(shì),有序度也會(huì)隨之降低。在吸附有機(jī)染料甲基橙的實(shí)驗(yàn)中,所制備的鐵氮修飾有序介孔碳對(duì)甲基橙的吸附可以達(dá)到196.76mg/g,最大吸附率可以達(dá)到98.5%。并且對(duì)其吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究和吸附平衡性能研究。(3)鎳氮修飾有序介孔碳材料對(duì)中藥紅花廢水溶液的吸附能力的研究:通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出,經(jīng)過(guò)鎳和氮共同修飾后,有序介孔碳材料的浸潤(rùn)性得到很好的改善。對(duì)于中藥紅花廢水溶液的表現(xiàn)出良好的吸附性能,0.3 Ni-N-OMC相比較于樣品N-OMC,具有更大的吸附量和對(duì)紅花廢水溶液更高的吸附去除率,兩組樣品對(duì)紅花廢水溶液的最大吸附量分別為608.7 mg/g和556.8 mg/g,而吸附去除率分別為93.8%和86.3%。吸附動(dòng)力學(xué)準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果表明:鎳氮修飾后的有序介孔碳材料對(duì)中藥紅花廢水的吸附過(guò)程符合吸附動(dòng)力學(xué)準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力方程。Langmuir和Freundlich吸附等溫方程的擬合結(jié)果表明:鎳氮修飾后的有序介孔碳材料對(duì)紅花廢水溶液的吸附符合Freundlich吸附等溫方程的擬合結(jié)果。而再生實(shí)驗(yàn)顯示了鎳氮功能化修飾有序介孔碳材料對(duì)紅花廢水溶液的良好的重復(fù)利用性能。
【關(guān)鍵詞】：有序介孔碳修飾 電化學(xué)性能 吸附甲基橙 吸附紅花廢水
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TB383.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 前言10-29
• 1.1 介孔材料10-16
• 1.1.1 介孔材料的合成機(jī)理11-13
• 1.1.2 介孔材料的合成方法13-15
• 1.1.3 介孔材料的孔結(jié)構(gòu)調(diào)控15-16
• 1.2 有序介孔碳材料16-23
• 1.2.1 有序介孔碳的合成方法16-21
• 1.2.2 有序介孔碳材料的功能化修飾21-23
• 1.3 有序介孔碳材料的應(yīng)用23-27
• 1.3.1 有序介孔碳在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用23-24
• 1.3.2 有序介孔碳材料在吸附分離領(lǐng)域的應(yīng)用24-25
• 1.3.3 有序介孔碳材料作為催化劑反應(yīng)中的應(yīng)用25-26
• 1.3.4 有序介孔碳材料在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用26-27
• 1.4 本論文研究的意義和內(nèi)容27-29
• 1.4.1 本論文研究的意義27
• 1.4.2 本論文研究的主要內(nèi)容27-29
• 2. 實(shí)驗(yàn)及研究測(cè)試方法29-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器30
• 2.3 A階酚醛樹(shù)脂的制備30
• 2.4 研究測(cè)試方法30-33
• 3. Ni/N功能化修飾超高比表面積有序介孔碳的制備及電化學(xué)性能研究33-45
• 3.1 引言33-35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)35-36
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)器材35
• 3.2.2 A階酚醛樹(shù)脂的制備35
• 3.2.3 Ni/N功能化修飾超高比表面積有序介孔碳的制備35
• 3.2.4 樣品的結(jié)構(gòu)表征35
• 3.2.5 Ni/N功能化修飾超高比表面積有序介孔碳的電化學(xué)性能測(cè)試35-36
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論36-44
• 3.3.1 材料的表面結(jié)構(gòu)形貌分析36-40
• 3.3.2 材料的電化學(xué)性能分析40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4. Fe/N功能化修飾有序介孔碳的制備及對(duì)甲基橙吸附性能研究45-61
• 4.1 引言45-46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)46-49
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)器材46
• 4.2.2 A階酚醛樹(shù)脂的制備46
• 4.2.3 Fe/N功能化修飾有序介孔碳的制備46-47
• 4.2.4 樣品的結(jié)構(gòu)表征47
• 4.2.5 對(duì)甲基橙的吸附性能的測(cè)試47-49
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論49-60
• 4.3.1 介孔結(jié)構(gòu)微觀形貌表征49-52
• 4.3.2 Fe/N功能化修飾有序介孔碳對(duì)甲基橙吸附性能的研究52-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 5. Ni/N功能化修飾有序介孔碳對(duì)中藥紅花廢水吸附性能的研究61-69
• 5.1 引言61-62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分62
• 5.2.1 Ni/N功能化修飾有序介孔碳材料的制備及表征62
• 5.2.2 Ni/N功能化修飾有序介孔碳材料對(duì)中藥紅花吸附實(shí)驗(yàn)62
• 5.3 Ni/N功能化修飾有序介孔碳材料對(duì)中藥紅花廢水的吸附性能的研究62-68
• 5.3.1 Ni/N功能化修飾有序介孔碳材料對(duì)中藥紅花廢水吸附標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制62-64
• 5.3.2 Ni/N功能化修飾有序介孔碳材料對(duì)中藥紅花廢水吸附過(guò)程分析64-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-80
• 致謝80-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄81-82

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