煤基多孔介質(zhì)是一種具有豐富孔隙、穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能的多孔材料,在諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)良的綜合性能和可觀的應(yīng)用前景。在過濾、吸附、浸漬等領(lǐng)域中,孔隙結(jié)構(gòu)是影響流體流動和滲透性能的最重要因素,而多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)具有典型的非均質(zhì)性和隨機(jī)性,采用現(xiàn)有模型研究存在普適性差、誤差大等問題。針對上述問題,本文首先采用金相掃描電鏡、掃描電子顯微鏡、CT掃描等設(shè)備對煤基多孔介質(zhì)的二維孔隙結(jié)構(gòu)以及表面形貌進(jìn)行表征,然后通過三維可視化軟件（AVIOZ）對其三維孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,并通過三維可視化軟件（Dragonfly）和壓汞實(shí)驗(yàn)對其三維重構(gòu)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,最后導(dǎo)出真實(shí)的有限元模型,并進(jìn)行不同條件下的滲流模擬,得出以下結(jié)果:（1）以煤焦顆粒為骨料、煤瀝青為粘結(jié)劑在一定溫度、配比、壓力等條件下混捏燒制而成的煤基多孔介質(zhì)具有分形特征,可用分形理論進(jìn)行描述。1-5#煤基多孔介質(zhì)的逾滲分形維數(shù)在2.941-2.979之間;骨架分形維數(shù)在:2.743-2.983之間;迂曲度分形維數(shù)在1.307-1.866之間。（2）對制備的煤基多孔碳進(jìn)行拉曼、XRD、紅外等實(shí)驗(yàn)測定其結(jié)構(gòu)和組成,發(fā)現(xiàn)1-3#試樣均為無定形碳,三者的D峰和... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

多孔碳拉曼圖

3煤基多孔介質(zhì)的表征及孔隙結(jié)構(gòu)分析112#樣材料的紊亂度最大、結(jié)構(gòu)缺陷最明顯，石墨化程度最低，1#試樣的石墨化程度、紊亂度與結(jié)構(gòu)缺陷剛好相反，3#試樣的石墨化程度紊亂度與結(jié)構(gòu)缺陷各性能居中。3.1.2傅里葉紅外光譜分析對過濾用煤基多孔試樣進(jìn)行紅外實(shí)驗(yàn)，具體步驟如下：將KBr在100℃下烘干5h去除水分，將KBr與試樣混合研磨并壓制成片，采集空氣背景，將試樣放入FTIR儀器中并對試樣進(jìn)行光譜采集，測得的數(shù)據(jù)處理得到圖3-2。圖3-2傅里葉紅外光譜圖Figure3-2Fourierinfraredspectrum從圖3-2可看出：三種材料均在3430cm-1、1630cm-1、1385cm-1以及1060cm-1處出現(xiàn)衍射峰，分析這三種材料的紅外衍射峰可知：這三種材料均含有醇或酰胺（含C、N與H元素），這說明這三種材質(zhì)所含的極性鍵一樣，所含元素相同，并且三種材料的衍射峰強(qiáng)度、范圍、面積參數(shù)等也接近，說明制備的多孔碳的工藝是合理的，僅在結(jié)構(gòu)方面存在差異，可作為后續(xù)滲流、吸附等實(shí)驗(yàn)的載體，研究其結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的規(guī)律。3.1.3XRD分析碳材料的性能主要受其結(jié)構(gòu)影響，而XRD是表征碳材料結(jié)構(gòu)參數(shù)的一種重要方式手段[82]。碳材料的微結(jié)構(gòu)越接近石墨結(jié)構(gòu)或者其結(jié)構(gòu)越趨近于理想石墨的有序碳層排列結(jié)構(gòu)，其XRD圖譜衍射越會明顯的衍射峰，一般碳材料的XRD譜圖上都存在002峰(在2θ=26°左右)、10峰(在2θ=42°左右)、004峰和11峰，隨著其石墨化度的增加，逐漸出現(xiàn)103峰、104峰和105峰,并且10峰和11峰分別逐漸分裂為兩個(gè)獨(dú)立的峰,即100峰、101峰和110峰、112峰,如圖3-3所示。

碩士學(xué)位論文12（a）焦炭XRD（b）石墨XRD圖3-3一般碳材料XRD圖譜Figure3-3XRDPatternofgeneralcarbonmaterials對1-3#多孔碳進(jìn)行表征，其XRD圖譜如圖3-4所示。從圖3-4可看出這三種多孔碳的衍射峰分別在26.4°、44.5°、54.4°和77.6°，這4個(gè)衍射峰分別代表002峰(在2θ=26°左右)、10峰(在2θ=42°左右)、004峰和11峰。其中26.4°和44.5°的出現(xiàn)歸結(jié)于石墨（002）和（100）晶面[83]的出現(xiàn)，這三種材料均在002峰處衍射峰比較強(qiáng)，其他的衍射峰相對比較弱，說明這三個(gè)多孔碳材料為無定形碳，石墨化程度低。XRD圖譜中3#多孔碳的衍射峰較多，1#多孔碳衍射峰最少，2#多孔碳居中，并且三種多孔碳材料的衍射峰強(qiáng)度依次增強(qiáng)，3#多孔碳的衍射峰強(qiáng)度最大，這說明當(dāng)煤瀝青含量增加，多孔碳的晶格越明顯無序化程度降低。圖3-4多孔碳XRD圖譜Figure3-4XRDPatternofporouscarbon從以上的拉曼、XRD、紅外的分析可得出：這三種材料的結(jié)構(gòu)、組成等大致相近，說明本實(shí)驗(yàn)所提供的煤基多孔材料的配比，制作工藝等均比較符合實(shí)際情況，僅對孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了改變而不改變其組成，其中，3#多孔碳的結(jié)構(gòu)最

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3229101