聚吡咯修饰活性碳复合材料的制备及其电容脱盐性能的研究
发布时间：2021-07-20 11:44
电容去离子技术（capacitive deionization, CDI）是一种节能、环保的新型水处理技术，它是利用电容器的充放电原理，将离子从水体中去除，从而实现水体的净化。电容去离子技术的脱盐效率由其电极的电容性能决定，同时还受到电容去离子单元的组装结构、脱盐工艺及溶液离子种类等因素的影响。基于这种分析，本论文采用化学氧化聚合的方法制备一种高电容量、稳定性良好的导电高分子/活性碳（AC）复合电极材料，并采用简单涂覆的方法制备成电容脱盐电极。我们对复合材料的合成工艺进行了优化，最后在冰浴条件下，掺杂盐为氯化钾，当吡咯（Py）: KCl:氧化剂=0.2:0.15:0.2mol·L-1，吡咯: AC=0.4:1（wt%）时制备出的复合材料的电容性能最好，比活性碳电极提高了50%以上。并且对电极材料负载量对电极电容量的影响及机理进行了研究，发现由于复合材料是表层和体相内部同时吸附离子，随着负载量增大，离子传输路径迅速延长，导致其内电阻快速增大，最后在8.0mg·cm-2左右复合材料的电容量衰减到和活性碳电极相同的水平。通过电容脱盐实验，研究电压及...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
前言
第一章 文献综述
1 电容去离子技术（CDI）简介
1.1 电容去离子技术（CDI）原理及脱盐过程
1.2 电容去离子技术的工业化进展
2 电极材料
2.1 碳电极材料
2.2 导电高分子材料
2.3 金属氧化物电极
3 导电聚吡咯
3.1 导电聚吡咯的结构特点及电化学性质
3.2 聚吡咯的合成方法
4 电容去离子装置
5 膜电容去离子技术（MCDI）
6 电容去离子技术在海水处理中的研究应用
7 本论文的目的、意义及其研究内容
7.1 本论文的目的及意义
7.2 本论文的研究内容
第二章 聚吡咯修饰活性碳复合材料合成工艺优化
1 实验试剂及仪器
2 聚吡咯/活性碳复合材料的制备
3 电极的制备
4 电极的电化学性能检测
5 实验结果及分析
5.1 聚合温度对材料性能的影响
5.2 吡咯单体/过硫酸钠摩尔比对复合材料性能的影响
5.3 活性碳含量对复合材料电化学性能的影响
6 复合材料与活性碳电极电化学性能比较
6.1 复合电极与活性碳电极电容性能比较
6.2 电极比电容随材料负载量的变化
7 本章小结
第三章 活性碳电极的电容脱盐性能研究
1 活性碳电极的制备
2 活性碳电极的电化学检测
3 CDI 单元的组装
4 电容脱盐实验流程
5 结果与讨论
5.1 活性碳电极的电化学表现
5.2 活性炭电极的电容脱盐表现
5.3 不同质量电极的电容脱盐表现
6 本章小结
第四章 聚吡咯/活性碳电极的电容脱盐性能研究
1 电极的制备及电化学表证
2 CDI 脱盐装置的组装及实验流程
3 结果与讨论
3.1 PPy/活性碳粉负载量的影响
3.2 电压对复合电极脱盐效率的影响
3.3 活性物质负载量对电极脱盐性能的影响
4 本章小结
第五章 电容脱盐吸附选择性研究
1 实验方法
1.1 电极的制备
1.2 电容脱盐实验
2 结果与讨论
2.1 阳离子吸附容量
2.2 阴离子吸附容量
2.3 电极的选择性吸附
3 本章小结
结论及展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]竹炭基活性炭电极电容去离子模拟装置的研究[J]. 张玲,夏畅斌,陈平,盛智勇,崔正丹. 工业水处理. 2009(03)
[2]多级闪蒸海水淡化技术[J]. 张百忠. 一重技术. 2008(04)
[3]双电层电容器电极制备工艺优化与性能[J]. 周邵云,李新海,王志兴,郭华军,彭文杰. 电源技术. 2008(02)
[4]电容吸附去离子方法的研究[J]. 莫剑雄. 水处理技术. 2007(08)
[5]多次聚合法制备多孔聚吡咯厚膜及其电化学容量性能[J]. 王杰,徐友龙,孙孝飞,肖芳,毛胜春. 物理化学学报. 2007(06)
[6]金属氧化物超级电容器的研究进展[J]. 杨惠,石兆辉,陈野,张密林. 电池. 2005(06)
[7]导电聚吡咯的研究[J]. 李永舫. 高分子通报. 2005(04)
[8]露点蒸发淡化技术[J]. 熊日华,王志,王世昌. 水处理技术. 2004(04)
硕士论文
[1]部分高性能导电高分子的电化学合成与表征[D]. 蔡涛.青岛科技大学 2008
[2]聚吡咯纳米纤维修饰电极用于电容法脱盐实验研究[D]. 张玉洁.天津大学 2008
本文编号：3292761
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
前言
第一章 文献综述
1 电容去离子技术（CDI）简介
1.1 电容去离子技术（CDI）原理及脱盐过程
1.2 电容去离子技术的工业化进展
2 电极材料
2.1 碳电极材料
2.2 导电高分子材料
2.3 金属氧化物电极
3 导电聚吡咯
3.1 导电聚吡咯的结构特点及电化学性质
3.2 聚吡咯的合成方法
4 电容去离子装置
5 膜电容去离子技术（MCDI）
6 电容去离子技术在海水处理中的研究应用
7 本论文的目的、意义及其研究内容
7.1 本论文的目的及意义
7.2 本论文的研究内容
第二章 聚吡咯修饰活性碳复合材料合成工艺优化
1 实验试剂及仪器
2 聚吡咯/活性碳复合材料的制备
3 电极的制备
4 电极的电化学性能检测
5 实验结果及分析
5.1 聚合温度对材料性能的影响
5.2 吡咯单体/过硫酸钠摩尔比对复合材料性能的影响
5.3 活性碳含量对复合材料电化学性能的影响
6 复合材料与活性碳电极电化学性能比较
6.1 复合电极与活性碳电极电容性能比较
6.2 电极比电容随材料负载量的变化
7 本章小结
第三章 活性碳电极的电容脱盐性能研究
1 活性碳电极的制备
2 活性碳电极的电化学检测
3 CDI 单元的组装
4 电容脱盐实验流程
5 结果与讨论
5.1 活性碳电极的电化学表现
5.2 活性炭电极的电容脱盐表现
5.3 不同质量电极的电容脱盐表现
6 本章小结
第四章 聚吡咯/活性碳电极的电容脱盐性能研究
1 电极的制备及电化学表证
2 CDI 脱盐装置的组装及实验流程
3 结果与讨论
3.1 PPy/活性碳粉负载量的影响
3.2 电压对复合电极脱盐效率的影响
3.3 活性物质负载量对电极脱盐性能的影响
4 本章小结
第五章 电容脱盐吸附选择性研究
1 实验方法
1.1 电极的制备
1.2 电容脱盐实验
2 结果与讨论
2.1 阳离子吸附容量
2.2 阴离子吸附容量
2.3 电极的选择性吸附
3 本章小结
结论及展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]竹炭基活性炭电极电容去离子模拟装置的研究[J]. 张玲,夏畅斌,陈平,盛智勇,崔正丹. 工业水处理. 2009(03)
[2]多级闪蒸海水淡化技术[J]. 张百忠. 一重技术. 2008(04)
[3]双电层电容器电极制备工艺优化与性能[J]. 周邵云,李新海,王志兴,郭华军,彭文杰. 电源技术. 2008(02)
[4]电容吸附去离子方法的研究[J]. 莫剑雄. 水处理技术. 2007(08)
[5]多次聚合法制备多孔聚吡咯厚膜及其电化学容量性能[J]. 王杰,徐友龙,孙孝飞,肖芳,毛胜春. 物理化学学报. 2007(06)
[6]金属氧化物超级电容器的研究进展[J]. 杨惠,石兆辉,陈野,张密林. 电池. 2005(06)
[7]导电聚吡咯的研究[J]. 李永舫. 高分子通报. 2005(04)
[8]露点蒸发淡化技术[J]. 熊日华,王志,王世昌. 水处理技术. 2004(04)
硕士论文
[1]部分高性能导电高分子的电化学合成与表征[D]. 蔡涛.青岛科技大学 2008
[2]聚吡咯纳米纤维修饰电极用于电容法脱盐实验研究[D]. 张玉洁.天津大学 2008
本文编号：3292761
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3292761.html
