沥青烯基纳米片状多孔炭材料的可控制备及其CO2吸附性能

来源 :太原科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kanhyou2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
功能炭材料的形貌和尺寸是影响其物理特性和实际应用的关键因素。纳米片状多孔炭材料具有纳米级厚度、高的表面体积比、独特的电子传输性能、优异的化学和热稳定性、表面易修饰等特点,在气体吸附分离、催化、储能等领域具有优良的应用性能。因此,纳米片状多孔炭材料的可控制备和优化其应用性能是目前炭材料的研究热点。本文以煤焦油沥青烯为原料,根据其分子结构和组成特点,研究了沥青烯(ASP)在酸催化作用下的热缩聚行为;基于沥青烯聚合物的热化学特性,采用盐浴法、自组装法和原位模板法制备了不同形貌的沥青烯基纳米片状多孔炭材料。通过SEM、EDS元素分析、FT-IR、氮气等温吸附等表征手段对其结构、表面化学性质以及不同的制备方法下片层结构的成形机理和炭化过程中化学组成及形貌的演变进行了探究,并考察了沥青烯基炭纳米片状多孔炭材料对CO2的吸附性能。主要结论如下:1.在C:N:LiCl/KCl为1:1:9时,用盐浴法制备沥青烯基纳米片状炭材料的比表面积达327 m2·g-1。在此比例下,分别以ASP和氧化沥青烯(ASP(O))为碳源,探究了不同盐浴温度、盐浴时间以及硝酸氧化对于制备炭纳米片的影响,结果表明,以ASP作为碳源时,制备的样品均不具备片状形貌,且比表面积很小。而ASP(O)作为碳源时,盐浴条件决定纳米片状炭材料的形貌。ASP(O)-150/400/600-1h与KOH以1:1比例进行化学活化,得到了比表面积为1717 m2·g-1的沥青烯基炭纳米片ASP(YY)-KOH。经KOH活化后,样品的比表面积是活化之前的5.25倍,微孔率也增加了24.3%。对CO2的吸附量从活化之前的2.20 mmol·g-1提高到3.88 mmol·g-1,是其对N2吸附量的18.8倍。2.以ASP(O-6h)和ASP(O-8h)为碳前体,分别选用H2O和THF为溶剂进行结晶凝结后再高温活化,经自组装法制备沥青烯基炭纳米片。以THF为溶剂时,制备的炭纳米片的片层尺寸更薄,这是因为碳前体在THF中分散性更为均一。此外,自组装法生成的炭纳米片ASP(O-8h)-K/U-H2O、ASP(O-6h)-K/U-H2O、ASP(O-8h)-K/U-THF和ASP(O-6h)-K/U-THF普遍拥有较大的比表面积和孔容积,其中ASP(O-8h)-K/U-THF和ASP(O-6h)-K/U-THF的微孔率高达88%和90%,各样品对CO2吸附量分别达到3.95mmol·g-1、3.27 mmol·g-1、3.86 mmol·g-1和3.73 mmol·g-1。3.以ASP(O)为碳源,尿素热解生成的g-C3N4纳米片为模板,KOH为活化剂,在不同比例下(1:2:1和1:2:1.2)制备沥青烯基炭纳米片。模板法制备的样品ASP(O)-U-K(1:1.2)比表面积高达1981 m2·g-1,样品ASP(O)-U-K(1:1)的比表面积略低,为1330 m2·g-1。尿素在热解过程中生成大量的NH3,使得模板法制备的两个样品的氮含量分别达到了6.88 wt%和3.55 wt%。高的比表面积和高的含氮量使其表现出良好的CO2吸附性能,对CO2的吸附量分别达到5.17 mmol·g-1和4.32 mmol·g-1
其他文献
非圆信号广泛用来描述非平衡系统的动态特性,例如非平衡三相电力系统和通信系统中的I/Q不平衡问题。基于非圆信号的二阶统计特性,一系列估计模型可以将标准的频率估计算法拓
识别和检测热点话题一直是学者研究的重点,也是社会舆情监测的主要方法。网络的发展一方面给我们的生活带来了便利;另一方面,网络中也有一些不法分子利用网络的便捷性和传播
近些年来电动汽车作为节能环保的代表,引起了越来越多国家的重视。作为电动汽车能量源的电池,其发展直接制约着电动汽车的发展。因此,越来越多的汽车厂家和学者专注于电池管
本文以商陆为材料,研究了影响商陆根表铁锰氧化胶膜形成的重要因素,并进一步探讨了在重金属(Cd、Pb)胁迫下,商陆根表铁锰氧化胶膜的含量及组成与重金属离子迁移的关系及商陆富
近年来,光催化技术已成为研究者们广泛研究的课题,目前对光催化技术应用评价最多的是在环境和能源方面,特别是在水处理、空气净化等领域。光敏催化氧化法作为光催化氧化技术
随着电动汽车的电子化、智能化、和网络化程度越来越高,电动汽车的动力性、安全性和环保性得到大幅度提高,电控单元(ECU,Electronic Control Unit)的数量与日俱增。实践得知:
石墨烯是由sp2碳原子形成的二维蜂窝结构,具有很高的载流子浓度和迁移率。石墨烯与金属氧化物复合材料在微电子、电化学储能、催化领域有着广泛的应用前景。在诸多的石墨烯基
咔唑类和芳香膦氧类主体材料其本身独特的优势,一直受到人们的关注和研究,被认为是解决磷光器件驱动电压高,发光效率低和器件衰减快等关键问题的重要途径。本文在对咔唑的3,6
在科学与技术飞速发展的今天,越来越多的领域和专业正在发生着飞速的转变。产品更新换代的速度越来越快,产品周期变动越来越短,人们的需求也呈现多样化的趋势。在生产高速运
一直以来,人们都很关注人类健康问题,对于人体疾病检测和诊断的科学研究也从未停止。近年来,纳米与生物成像等关键技术的发展越来越迅速,与此同时,在生物成像领域已经越来越