氮掺杂多孔炭材料的制备及气体吸附性能研究
发布时间：2021-10-17 15:20
随着工业化进程的加快,工业污染成为全球面临的一大问题,气体污染是近年来愈发亟待解决的具有挑战性的问题,因此加快治理气体污染备受全球研究者的关注。多孔材料由于其独特的内部结构和优异的特性成为一种极具前景的吸附剂材料,其中,多孔炭材料由于其相对更高的比表面积、更低成本、对环境无害等优点,在众多领域引起重视,是一种具有发展潜力的吸附剂材料。本论文采用溶胶凝胶法利用有机小分子单体制备了新型有机聚合物凝胶前驱体,再对其进行物理或化学活化制备出了具有高比表面积和高度微孔结构的氮掺杂多孔炭材料,并将其应用于无机物及有机物的气体吸附。1)采用吡咯和甲醛作为原料,其中吡咯作为氮源,在HCl作催化剂条件下通过溶胶凝胶法发生聚合反应得到聚合物前驱体PF,再通过KOH活化或CO2活化制备出具有高比表面积(680-2340 m2 g-1)、高氮原子掺杂量（相对原子含量2.9-11.4%）、高度微孔结构的多孔炭材料（PF-KOH-T或PF-CO2-T,T代表活化温度）。所制备的氮掺杂多孔炭作为吸附剂在273 K和1.0 bar...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳泡沫的合成方法和示意图
1-2 碳块体制备过程：(a) CTS 溶于 0.1 M 乙酸中；(b) 加入 HkU 前体后的 CTS 凝胶；(c)热处理后的凝胶块体；(d) 溶剂交换后的块体；(e) 超临界干燥后的块体(CTS/HkU-sc)；(f) 500 °C 碳化后的碳块体(CTS/HkU-sc-500)。.2.2 模板法模板法，顾名思义，就是将具有特定结构和形状、成本低廉容易制备的物质牺牲模板，通过物理或化学的方法将要合成的材料沉积到模板的孔中或表面后去模板，从而得到具有模板特定形貌与尺寸的材料的过程。模板合成法包括软法和硬模板法。软模板主要包括分子间形成的有序聚合物，如微米纳米级别的气泡、高分子、自组装膜等，依靠分子内或分子间的弱相互作用力来维系模板，从而形成具同空间结构特征的聚集体。软模板提供的是处于动态平衡的空腔，物质可以透壁扩散进出，并且模板是在反应过程中逐渐形成的。硬模板主要是预先制备好性模板，其通过共价键维系，如阳极氧化铝膜、多孔硅、金属模板、分子筛、
图 1-3 N-PCNF/PSN 的制备工艺示意图。板法对于制备具有特定结构要求的多孔炭材料具有不可替代的意义，有助于提高特定领域的应用性能。Yang 等[25]利用 g-C3N4模板原位合成墨烯碳板(NPGCs)。首先采用等离子体增强化学气相沉积，然后进行高完全省略了模板后处理删除步骤。得到的 NPGCs 集成了一系列特有的导电互连结构(693 S m-1)，具有超高孔隙体积(4.35 cm3g-1)的丰富介孔(1277 m2g-1)，高 N 掺杂量(8.75 wt %)，并具有良好的润湿性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国空气污染指数变化特征及影响因素分析[J]. 李小飞,张明军,王圣杰,赵爱芳,马潜. 环境科学. 2012(06)
[2]我国VOC类有毒空气污染物优先控制对策探讨[J]. 陈颖,李丽娜,杨常青,郝郑平,孙汉坤,李瑶. 环境科学. 2011(12)
[3]空气污染与气候变化[J]. 丁一汇,李巧萍,柳艳菊,张莉,宋亚芳,张锦. 气象. 2009(03)
本文编号：3441980
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳泡沫的合成方法和示意图
1-2 碳块体制备过程：(a) CTS 溶于 0.1 M 乙酸中；(b) 加入 HkU 前体后的 CTS 凝胶；(c)热处理后的凝胶块体；(d) 溶剂交换后的块体；(e) 超临界干燥后的块体(CTS/HkU-sc)；(f) 500 °C 碳化后的碳块体(CTS/HkU-sc-500)。.2.2 模板法模板法，顾名思义，就是将具有特定结构和形状、成本低廉容易制备的物质牺牲模板，通过物理或化学的方法将要合成的材料沉积到模板的孔中或表面后去模板，从而得到具有模板特定形貌与尺寸的材料的过程。模板合成法包括软法和硬模板法。软模板主要包括分子间形成的有序聚合物，如微米纳米级别的气泡、高分子、自组装膜等，依靠分子内或分子间的弱相互作用力来维系模板，从而形成具同空间结构特征的聚集体。软模板提供的是处于动态平衡的空腔，物质可以透壁扩散进出，并且模板是在反应过程中逐渐形成的。硬模板主要是预先制备好性模板，其通过共价键维系，如阳极氧化铝膜、多孔硅、金属模板、分子筛、
图 1-3 N-PCNF/PSN 的制备工艺示意图。板法对于制备具有特定结构要求的多孔炭材料具有不可替代的意义，有助于提高特定领域的应用性能。Yang 等[25]利用 g-C3N4模板原位合成墨烯碳板(NPGCs)。首先采用等离子体增强化学气相沉积，然后进行高完全省略了模板后处理删除步骤。得到的 NPGCs 集成了一系列特有的导电互连结构(693 S m-1)，具有超高孔隙体积(4.35 cm3g-1)的丰富介孔(1277 m2g-1)，高 N 掺杂量(8.75 wt %)，并具有良好的润湿性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国空气污染指数变化特征及影响因素分析[J]. 李小飞,张明军,王圣杰,赵爱芳,马潜. 环境科学. 2012(06)
[2]我国VOC类有毒空气污染物优先控制对策探讨[J]. 陈颖,李丽娜,杨常青,郝郑平,孙汉坤,李瑶. 环境科学. 2011(12)
[3]空气污染与气候变化[J]. 丁一汇,李巧萍,柳艳菊,张莉,宋亚芳,张锦. 气象. 2009(03)
本文编号：3441980
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