无机多级孔材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-10-19 09:41

  本文关键词：无机多级孔材料的制备及其性能研究

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【摘要】：多级孔材料因融合了不同尺度孔结构的特性,使其被广泛应用于吸附、催化、能源储存和转换、传感等方面。本论文主要采用溶胶凝胶相分离法合成多级孔二氧化硅孔材料和多级孔碳材料。基于不同成分,通过相应调控手段,赋予材料不同的应用功能。主要研究结果如下：(1)以二氧化硅多尺度孔材料(HPS)为主体,利用植物多酚焦性没食子酸对二氧化硅结构骨架进行改性,得到对有机污染物(碱性品红、罗丹明B、亚甲基蓝、中性红和蚍虫林)和重金属离子(Hg2+,Ni2+,Cu2+,Pb2+和CrO42-)具有高吸附性能的吸附剂(HPS/PG)。特别是对Hg2+和中性红两种污染物吸附效果尤其明显,吸附量分别可达到157.2mg g-1和671.1 mg g-1。对模拟废水也有很好的净化能力,可达到98%。(2)在酸性条件下,以酚醛树脂低聚体为前驱体,间苯二酚和甲醛为碳源,通过溶胶-凝胶相分离法技术制备得到了具有大孔-介孔-微孔的多尺度孔碳材料(PCM)。本文讨论了催化剂盐酸、间苯二酚和酚醛树脂用量对形成孔结构和孔尺寸的影响。当三者用量为一定比例时,得到的材料具有微米级大孔和高的比表面积,可达到602.14 m2 g-1。将该材料用作电化学超级电容器材料,显示出高比电容量和稳定性。比电容量可达到385Fg-1,经过充放电1000次循环后电容量仍能保持在90%以上。
【关键词】：多尺度孔材料 溶胶-凝胶 吸附 超级电容器
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM53;TB383.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 多孔材料10-14
• 1.1.1 微孔材料10-11
• 1.1.2 介孔材料11-13
• 1.1.3 大孔材料13-14
• 1.1.4 多级孔材料14
• 1.2 多级孔材料的制备14-18
• 1.2.1 多重模板法14-16
• 1.2.2 溶胶-凝胶诱导相分离法16-18
• 1.3 通过表面负载进行表面性质调控18
• 1.4 多级孔材料的应用18-21
• 1.4.1 吸附分离18-20
• 1.4.2 催化负载及催化20
• 1.4.3 能源的储存20-21
• 1.5 本论文的研究内容21-22
• 2 仿生制备高效处理废水的多级孔吸附剂22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 设计合成及应用22-23
• 2.3 实验部分23-26
• 2.3.1 实验仪器23-24
• 2.3.2 实验药品24
• 2.3.3 材料的制备24-25
• 2.3.4 吸附平衡实验25
• 2.3.5 多酚改性二氧化硅和硅胶对于模拟废水的净化作用25
• 2.3.6 吸附量与吸附等温线25-26
• 2.4 结果与讨论26-35
• 2.4.1 材料表征26-30
• 2.4.2 吸附剂的吸附性能30-35
• 2.5 本章小结35-36
• 3 构建基于多级孔碳单块的高性能储能材料36-51
• 3.1 引言36-37
• 3.2 实验部分37-41
• 3.2.1 实验仪器与药品37-38
• 3.2.2 碳材料前驱体的制备38
• 3.2.3 碳材料单块及F127负载碳单块的制备38-41
• 3.2.4 多级孔碳材料电容性能测试41
• 3.3 结果与讨论41-50
• 3.3.1 碳材料的结构表征与研究41-47
• 3.3.2 PCM的电化学性质研究47-50
• 3.4 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64

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本文编号：1060388