纳米木质素基多孔炭的制备及其电化学性能

基于绿色低共熔溶剂（DES）高效分离麦草生物质组分以制备纳米木质素（LNP）,本文采用化学活化法并进一步热解炭化制备纳米木质素基多孔炭（LNPC）。借助SEM、Raman、BET-物理吸附等分析手段研究了锌系活化剂及热解炭化温度（600℃、700℃、800℃）对LNPC的结构特征及电化学性能的影响。研究结果表明,相对于LNP直接热解炭化后纳米碳粒子的极易团聚,经锌化物活化后所制备的LNPC表现出更好的分散性和多级孔道形貌结构。尤其,以ZnCO₃活化后制备的LNPC-ZnCO₃-800具有更突出的性能,较高石墨化程度（I_D/I_G为0.68）、较高BET比表面积（679m²/g）、高介孔率（86.7%）、均匀纳米碳粒子构成的介孔结构。此外,以LNPC-ZnCO₃-800制备的工作电极,在0.5A/g时的比电容可达179F/g,与直接热解炭化的LNPC-800（64F/g）相比,其比电容的容量提高了180%。     

纤维素基生物质多孔炭的制备及其超级电容器性能研究

以棉纤维素为原料,采用硝酸盐、尿素、纤维素共混后热裂解的方法制备分级多孔炭HPC样品,通过改变煅烧温度和KOH活化处理对多孔炭比表面积及孔结构进行调控。对比三个不同温度煅烧活化处理后样品的循环伏安曲线、恒电流充放电曲线、比容量等电化学参数,结果表明,4AC@HPC800样品作为超级电容器工作电极具有优良的电化学性能,其比表面积高达2433.8 m²·g^-1,在1 A·g^-1的电流密度下比容量高达234.7 F·g^-1,在大电流密度10 A·g^-1时依然有207.6 F·g^-1的比容量,具有良好的倍率性能;电极在2 A·g^-1的电流密度下循环10000次后依然有196.1 F·g^-1的比容量,表明其具有长时工作的特性。     

纤维素基生物质多孔炭的制备及其超级电容器性能研究

以棉纤维素为原料,采用硝酸盐、尿素、纤维素共混后热裂解的方法制备分级多孔炭HPC样品,通过改变煅烧温度和KOH活化处理对多孔炭比表面积及孔结构进行调控。对比三个不同温度煅烧活化处理后样品的循环伏安曲线、恒电流充放电曲线、比容量等电化学参数,结果表明,4AC@HPC800样品作为超级电容器工作电极具有优良的电化学性能,其比表面积高达2433.8 m²·g^-1,在1 A·g^-1的电流密度下比容量高达234.7 F·g^-1,在大电流密度10 A·g^-1时依然有207.6 F·g^-1的比容量,具有良好的倍率性能;电极在2 A·g^-1的电流密度下循环10000次后依然有196.1 F·g^-1的比容量,表明其具有长时工作的特性。     

微波活化氧解褐煤制备密集多孔炭及其吸附性能

以H2O2处理后的褐煤为碳源,在微波场条件下,利用KOH活化氧解褐煤(OC)制备多孔炭材料(PC).在单因素实验基础上,使用响应曲面优化实验设计,分别考察微波功率、活化时间和活化剂与OC的质量比对PC碘吸附量的影响,建立响应值与影响因素的回归方程.结果表明:优化PC制备条件为微波功率430 W、活化时间14 min、活...     

碱式碳酸镁催化酚醛聚合制备多孔炭及其CO2吸附性能

利用碱式碳酸镁的催化功能及易分解特性,实现间苯二酚、甲醛的快速凝胶,炭化得到孔隙发达的整体式多孔炭(MCM-Mg),其轴向抗压强度达9.4 MPa。与普通碳酸盐催化的样品相比,MCM-Mg孔隙更为发达。273 K下该系列样品的静态CO₂吸附量可达3.49~4.50 mmol·g^-1 (0.1 MPa),0.015 MPa最高可达1.87 mmol·g^-1。研究发现,微孔对材料吸附性能起主导作用;MCM-Mg的单位微孔比表面积可吸附7.15 μmol CO₂,超过了大部分活化法制备的炭材料。多组分动态穿透实验表明,该系列材料可实现CO₂/N₂的完全分离;材料具有良好的耐水汽性能和循环吸附-脱附性能,室温下经惰性气体吹扫即可实现再生。     

分级多孔炭的制备及其电化学性能研究

以间苯二酚和甲醛为前驱体,原位合成的Mg(OH)2为模板剂,KOH作为催化剂、沉淀剂、活化剂,一步法合成具有小/中/大孔的分级多孔炭。使用扫描电镜、透射电镜、氮气吸附、X射线衍射对样品的结构进行表征。通过恒流充放电、循环伏安、电化学阻抗谱,测试样品在1mol/L的(C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯(Propylene carbonatePC)电解液中的电化学性能。结果表明,随着KOH对间苯二酚用量的增加,材料的比表面积和孔容先增大后减小,其最大值分别为1300m2/g和0.89cm3/g。该材料具有良好的容量性能和功率性能,在电流密度0.1A/g时,最高质量比电容可以达到116F/g;当电流密度增大到5A/g时,电容保持率为78%。     

纤维素基多孔炭的制备及其用于CO2吸附与分离的研究

多孔炭被广泛用于气体吸附与分离、空气和水的净化、催化等领域。以生物质为原料制备多孔炭将为开发功能多孔材料提供一种绿色、可持续的路径。总结了近年来以纤维素为原料合成多孔炭的研究进展,并着重介绍了纤维素基多孔炭在CO_2吸附与分离等领域的应用。     

粉煤灰基多孔陶瓷的制备及吸附性能研究

对粉煤灰基多孔陶瓷的有效利用不但能够减少粉煤灰对环境的污染,而且在废水处理等领域表现出较高的应用价值。本文以粉煤灰为主要原料,膨润土为黏结剂,活性炭为造孔剂,采用直接成型烧结工艺制备了一种性能优异的多孔陶瓷材料,并研究了烧结温度和活性炭用量对多孔陶瓷结构与性能的影响。结果表明,粉煤灰/膨润土烧结形成陶瓷骨架,活性炭氧化形成孔洞结构,在两者协同作用下形成多孔陶瓷材料。随着烧结温度的升高和活性炭用量的减少,多孔陶瓷材料的显气孔率和吸水率减小,体积密度和抗压强度增大。当烧结温度为1 100℃和活性炭用量为60%(质量分数)时,所制备的多孔陶瓷综合性能更优,显气孔率为61.75%,体积密度为0.93 g·cm^-3,吸水率为63.48%,抗压强度为4.29 MPa,对浓度为100 mg·L^-1的Pb²⁺溶液的去除率为98.4%,饱和吸附量高达45.79 mg·g^-1。     

生石油焦制备的多孔炭材料吸附性能及电热性能研究

以挥发分含量较高的未煅烧生石油焦为原料,以KCl为主要活化剂,采用模压成型,化学活化的方法制备出块状多孔炭材料。考察了活化剂用量与成型压力对多孔炭材料吸附性能和电热性能的影响及多孔炭材料电热性能在解吸附中的应用。当活化剂与生石油焦用量比为5,成型压力为20MPa时制得的块状多孔炭材料的吸附性能和电热性能最理想,通电加热1min后该多孔炭材料解析吸附物的效果显著。     

膨胀石墨的制备及其吸附性能

本文介绍了近年来人们在膨胀石墨的制备、吸附性能及机理研究等方面的成果。     

酚醛树脂基多孔炭材料制备的研究

以酚醛树脂为炭前驱体、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为造孔剂,采用聚合物共混炭化法制备了多孔炭材料,考察了造孔剂PVB的含量、炭化温度和炭化时间对多孔炭材料比表面积和孔结构的影响.结果表明,在造孔剂PVB的含量为40%、炭化温度为700℃、炭化时间为1.0 h的条件下,可制得BET比表面积为540.4 m2·g-1、孔容为0.37 cm3·g-1、平均孔径为7.298 nm的多孔炭.     

香烟过滤嘴基多孔炭/红磷复合材料的制备及其储锂性能研究

以对环境有害且不可降解的香烟过滤嘴为碳源,采用KOH活化法调控孔结构参数,结合高温热处理和气相沉积法制备了香烟过滤嘴基多孔炭/红磷复合材料。通过X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪及扫描电子显微镜表征了复合材料的组成及结构形貌,并探讨了红磷负载量对多孔炭/红磷复合材料电化学性能的影响。结果表明,香烟过滤嘴基多孔炭具有丰富的微孔结构,其作为载体能有效缓解红磷在充放电过程中体积变化较大的问题,多孔炭材料的引入大大提高了充放电比容量和循环性能。红磷负载量较低的P/AK-C-2复合材料具有较好的储锂性能,在100 m A/g电流密度下其首次充电比容量为798 m Ah/g,循环50次后仍可保持674 m Ah/g的可逆容量。     

新型多孔炭的制备及其储锂性能

以竹笋为原料炭化获得生物质炭,再用氢氧化钾活化得到多孔生物质炭,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和氮气物理吸附等方法对多孔生物质炭的微观结构和形貌进行了表征。以此多孔生物质炭作负极材料探究其电化学性能,结果表明在1 000 mA/g电流密度下,材料的首次充电比容量为286.9 mA·h/g,循环50次后充电比容量保持在201.8 mA·h/g,循环500次后充电比容量仍有221.5 mA·h/g,表明此多孔炭材料具有优良的电化学循环性能,使其有望成为具有竞争力的锂电池负极材料。     

淀粉基炭的制备及其对重金属离子的吸附性能

通过不完全炭化淀粉制备出无定形淀粉基炭材料,用X射线粉末衍射,TGA-DSC,红外光谱和比表面积测定对其进行了表征;研究了淀粉基炭对Cu2+,Pb2+,Cd2+,Zn2+的吸附性能,考察了淀粉基炭投加量、pH、温度和金属离子初始质量浓度对吸附效果的影响。金属离子的去除率随着淀粉基炭投加量的增加而上升,各种金属离子的最佳吸附pH分别为7.0(Cu2+),6.0(Pb2+),8.0(Cd2+),8.0(Zn2+)。温度越高越有利于吸附,吸附行为符合Langmuir等温吸附方程。     

污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究

以城镇污水处理厂剩余污泥为原料,通过水热法制备生物炭,并研究所得生物炭在不同条件(吸附剂投入量、溶液浓度、pH值和温度)下对刚果红废水的吸附效果。研究结果表明,所得生物炭产率高,且在酸性条件下对刚果红具有较好的吸附性能;温度对污泥基生物炭吸附性能的影响很小;当体系反应温度为25℃,溶液pH值为3时,投加2 g/L生物炭,可将20 mg/L的刚果红废水吸附完全。     

胺基化多孔再生纤维素膜的制备及其吸附性能的研究

在制备多孔再生纤维素膜的基础上,采用固-固相界面反应的TEMPO氧化法制备了氧化纤维素膜,通过乙二胺接枝改性成功制备了一种胺基化多孔再生纤维素膜。采用红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜等对其结构进行表征,并研究了其对阴离子染料二甲酚橙的吸附性能。实验结果表明:改性纤维素膜上成功引入了胺基,且保留了多孔的纤维素膜结构;该改性膜对二甲酚橙具有良好的吸附效果,能够较快达到吸附平衡,其染料去除率高达92%。该吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温方程。     

生物质基多孔炭吸附模拟含硫废水

本文以生物基材料为原材料制备胶原基多孔炭,生物质基材料中的氨基酸既是碳源,又是氮源,可以使制得的胶原基多孔炭材料富含氮。多孔炭富含氮不仅可以提高吸附选择性还可以增大吸附量。根据多孔炭的吸附性能,可以将其用来吸附含硫废水中的硫离子。根据Langmuir等温吸附模型,多孔炭最大吸附量达到254.69mg/g,且吸附结果符合二级动力学模型。     

污泥基生物炭的制备及其对重金属的吸附性能

本研究采用城市生活污泥为原料,污泥活化后低温炭化所得的生物炭用作吸附剂去除水溶液中的Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)重金属离子。并对所得生物炭进行了表征,研究了溶液pH值、初始浓度、吸附时间对生物炭吸附能力的影响,并对吸附机理进行了分析。实验结果表明:所得生物炭对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)的最大吸附值分别为250 mg/g、93.5 mg/g、44.4 mg/g、142 mg/g。生物炭对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)的等温吸附曲线符合Langmuir方程,吸附动力学过程可以用伪二阶模型来描述。     

钢渣基多孔地质聚合物的制备及吸附性能研究

以钢渣为主要原料,水玻璃为激发剂,H₂O₂为发泡剂,制备多孔地质聚合物材料。采用XRD、FTIR、SEM、BET等对原料及最终试样进行表征,研究钙硅比、激发剂和H₂O₂掺量对该材料性能的影响。将所制备的多孔地质聚合物用作吸附剂,初步考察该材料对Cu²⁺的吸附效果。试验表明:当钙硅比为1.0,水玻璃掺量为20.4%(质量分数),发泡剂掺量为4%(质量分数)时,该材料性能良好,总孔隙率86.4%,抗压强度0.5 MPa,体积密度0.408 g/cm³,体积吸水率56.31%,钢渣使用率65.85%,比表面积与孔容显著提高。吸附结果显示:该材料对Cu²⁺吸附效果良好,去除率可达91.44%,平衡吸附量达到15.239 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型。