锰氧化物/碳纳米纤维复合材料的制备及其电容去离子研究

发布时间：2021-10-09 07:18

　　电容去离子（CDI）是一种新型脱盐技术,因其能耗低、易操作、无二次污染等优点备受关注。电极材料的性能是影响电容去离子技术的关键,理想的电极材料应该具有比表面积高、导电性好、亲水性好、孔结构分布合理以及制备简单等优点。基于静电纺丝法的碳纳米纤维,由于制备过程连续稳定、所得纤维不需要添加粘结剂,具有一定的机械强度,非常适合做自支撑电极材料。然而制得的纯碳纳米纤维（ECNF）由于低的亲水性和比表面积,导致比电容量低,限制了其在CDI中的应用。过渡金属氧化物MnO₂等具有理论比电容很高,电位窗口宽,环境友好,来源广泛等优点。本文基于KMn O₄与碳的氧化还原反应原理,以KMn O₄为反应剂,采用简单浸泡法在ECNF表面修饰MnO₂膜,并经过热处理获得高性能的MnO₂/ECNF复合电极材料。研究了不同浸泡时间对纤维表面的MnO₂形貌结构、电化学性能及电容器脱盐效果的影响。主要研究成果如下:通过改变KMn O₄溶液的浓度及反应时间,优化MnO

【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 脱盐技术
        1.2.1 反渗透法
        1.2.2 离子交换法
        1.2.3 多级闪蒸法
        1.2.4 低温多效蒸馏法
        1.2.5 机械蒸汽压缩法
        1.2.6 电渗析法
        1.2.7 电容去离子法
    1.3 电容器与脱盐
        1.3.1 概述
        1.3.2 电容脱盐原理
        1.3.3 电容脱盐影响因素
    1.4 电极材料
        1.4.1 常用电极材料
        1.4.2 电极材料的改性
        1.4.3 电极材料表征
        1.4.4 电化学表征
    1.5 静电纺丝
        1.5.1 静电纺丝技术
        1.5.2 静电纺丝的影响因素
        1.5.3 静电纺丝的应用
    1.6 本课题的研究工作
        1.6.1 选题依据
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 技术路线
        1.6.4 预期目标
        1.6.5 评价参数
第二章 二氧化锰/碳纳米纤维的制备及其电容去离子研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 实验仪器与设备
        2.2.3 碳纳米纤维的制备
        2.2.4 MnO_2/ECNF复合纤维的制备
        2.2.5 电极材料表征
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 KMnO_4溶液浓度对MnO_2生长厚度的影响
        2.3.2 反应时间对MnO_2生长厚度的影响
        2.3.3 MnO_2/ECNF复合纤维的退火处理
        2.3.4 MnO_2/ECNF复合纤维的表征
    2.4 小结
第三章 碳纳米纤维/二氧化锰复合电极用于电容去离子研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品
        3.2.2 实验仪器与设备
        3.2.3 碳纳米纤维的制备
        3.2.4 MnO_2/ECNF复合纤维的制备
        3.2.5 电化学测试
        3.2.6 电容脱盐测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 亲水性测试
        3.3.2 电化学性能分析
        3.3.3 电容脱盐测试
        3.3.4 脱盐稳定性分析
    3.4 小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化锰-碳纤维复合结构的超级电容器电化学性能研究[J]. 梁克瑞.  化工新型材料. 2015(05)
[2]中国水资源现状及其未来发展方向展望[J]. 王熹,王湛,杨文涛,席雪洁,史龙月,董文月,张倩,周跃男.  环境工程. 2014(07)
[3]中国内陆干旱、半干旱区苦咸水分布特征[J]. 俄有浩,严平,李文赞,马玉风.  中国沙漠. 2014(02)
[4]活性炭纤维毡电极的电容脱盐性能研究[J]. 廖金金,王程斋,刘建允.  水处理技术. 2013(09)
[5]苦咸水淡化技术现状及展望[J]. 李文明,吕建国.  甘肃科技. 2012(17)
[6]静电纺丝纳米纤维的应用进展[J]. 李岩,仇天宝,周治南,徐小燕.  材料导报. 2011(17)
[7]反渗透膜技术研究和应用进展[J]. 许骏,王志,王纪孝,王世昌.  化学工业与工程. 2010(04)
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本文编号：3425899