生物质热解气合成碳纳米管及其在污染物去除中的应用研究
发布时间：2021-11-15 10:45
生物质是丰富的可再生资源,废弃生物质的资源化利用吸引了学术界广泛的关注。与焚烧相比,热解是对废弃生物质进行回收利用的有效手段。生物质的热解产物主要包括生物炭、生物油和热解气。热解气富含小分子碳氢化合物。本论文将热解气作为碳源,通过化学气相沉积（CVD）法合成碳纳米管（CNTs）材料。不仅实现了废气的资源化,还降低了传统CVD法制备CNTs的经济成本。1、生物质热解产生的尾气通常随着惰性载气一起排入到大气中,造成了环境污染。这些尾气往往包含丰富的小分子碳氢化合物。在这项研究中,我们利用生物质的热解尾气作为碳源,通过快速热解和慢速热解耦合设备合成CNTs材料,即快速热解生物质产生的热解气,经过纯化后,进入慢速热解炉中,在催化剂的表面发生沉积。通过对CNTs合成最佳条件的探索,不仅简化了整个实验装置和操作方式,同时提高了 CNTs的产率。2、我们通过对生物质进行快速热解,实现了5min内合成CNTs的方法,在此过程中,热解气体快速产生并沉积在泡沫镍上,期间不需要进一步的纯化和再加热。在对前体（纤维素、木质素和锯末）、热解温度和保留时间等的影响进行系统探究的基础上,发现纤维素是最佳的前体,且产...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＣＶＤ示意简图［２］??
２．２．２．２沉积过程??泡沫镍被剪成大小为７５?ｍｍ?ｘ?２５?ｍｍ的片状，于丙酮中超声１５?ｍｉｎ去除泡??沫镍表面的杂质。洁净的泡沫镍浸泡在不同的ＦｅＣｌ３溶液中，烘干，重复数次，??以将Ｆｅ３＋负载在泡沫镍上。负载Ｆｅ的泡沫镍置于石英管的中部，如图２．１?（Ｐａｒｔ??ＩＩＩ）所示。前体（微晶纤维素等生物质）加入到快速热解的进样器中。在密闭??的系统中用６０?ｍｌ／ｍｉｎ的Ａｒ流持续通气以排出系统内的空气。排完空气后，??Ｐａｒｔ?ＩＩＩ部分的慢速热解炉以２０?°Ｃ的升温速率加热到设定的温度，并在此温度下??保持１０?ｍｉｎ以促进金属晶粒的生长。同时，Ｐａｒｔ?Ｉ部分的快速热解炉达到设定??的温度时，前体以０．６?ｇ／ｍｉｎ的速率加入到快速热解炉中。为了提高混合气体中??碳源浓度，在进样过程中将Ａｒ流速调节至２０?ｍｌ／ｍｉｎ。热解产生的气体混合物??经过Ｐａｒｔ?ＩＩ部分的纯化处理后，过滤掉一部分杂质如Ｃ０２、水蒸气和少量的氮??氧化物，从而避免对后续纳米管沉积的影响。进样完成后，Ｐａｒｔ?ＩＩＩ部分的催化??剂在慢速热解炉中保持５?ｍｉｎ，再以１００?°Ｃ／ｍｉｎ的降温速率冷却至室温。??
?热解气的组分和含量，进而探究其对ＣＮＴｓ合成的影响［３４，３５１。泡沫镍通过浸泡??ＦｅＣｌ３水溶液的方式负载Ｆｅ，ＣＶＤ温度保持９００?°Ｃ，如图２．２所示，当热解温??度为８００?°Ｃ，图ａ，ｂ中有很短的碳纳米管棒出现，热解温度降到７００?°Ｃ时，样??品的ＳＥＭ图（ｅ，ｆ）中发现含有细短的管状结构出现，但是不明显；而热解温??度为７５０?°Ｃ时，图ｃ和ｄ显示，材料表面含有颗粒状物质，这些颗粒物质可能??是能够催化形成ＣＮＴｓ的金属颗粒。考虑到快速热解温度为７００?°Ｃ时，前体热??解后的固态产物含量太高，因此后续研究中，快速热解温度选择８００?°Ｃ。??■ＨＲ??ＭＭ??图２．２?（ａ，?ｂ）快速热解温度为８００?°Ｃ；?（ｃ，?ｄ）快速热解温度为７５０?〇Ｃ；?（ｅ，ｆ）快??速热解温度为７００°Ｃ。（ＣＶＤ温度为９００°Ｃ）??２．３．２快速－慢速联用，ＣＶＤ温度对ＣＮＴｓ合成的影响??ＣＶＤ法合成ＣＮＴｓ受到温度的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]Application potential of carbon nanotubes in water treatment:A review[J]. Xitong Liu,Mengshu Wang,Shujuan Zhang,Bingcai Pan. Journal of Environmental Sciences. 2013(07)
本文编号：3496624
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＣＶＤ示意简图［２］??
２．２．２．２沉积过程??泡沫镍被剪成大小为７５?ｍｍ?ｘ?２５?ｍｍ的片状，于丙酮中超声１５?ｍｉｎ去除泡??沫镍表面的杂质。洁净的泡沫镍浸泡在不同的ＦｅＣｌ３溶液中，烘干，重复数次，??以将Ｆｅ３＋负载在泡沫镍上。负载Ｆｅ的泡沫镍置于石英管的中部，如图２．１?（Ｐａｒｔ??ＩＩＩ）所示。前体（微晶纤维素等生物质）加入到快速热解的进样器中。在密闭??的系统中用６０?ｍｌ／ｍｉｎ的Ａｒ流持续通气以排出系统内的空气。排完空气后，??Ｐａｒｔ?ＩＩＩ部分的慢速热解炉以２０?°Ｃ的升温速率加热到设定的温度，并在此温度下??保持１０?ｍｉｎ以促进金属晶粒的生长。同时，Ｐａｒｔ?Ｉ部分的快速热解炉达到设定??的温度时，前体以０．６?ｇ／ｍｉｎ的速率加入到快速热解炉中。为了提高混合气体中??碳源浓度，在进样过程中将Ａｒ流速调节至２０?ｍｌ／ｍｉｎ。热解产生的气体混合物??经过Ｐａｒｔ?ＩＩ部分的纯化处理后，过滤掉一部分杂质如Ｃ０２、水蒸气和少量的氮??氧化物，从而避免对后续纳米管沉积的影响。进样完成后，Ｐａｒｔ?ＩＩＩ部分的催化??剂在慢速热解炉中保持５?ｍｉｎ，再以１００?°Ｃ／ｍｉｎ的降温速率冷却至室温。??
?热解气的组分和含量，进而探究其对ＣＮＴｓ合成的影响［３４，３５１。泡沫镍通过浸泡??ＦｅＣｌ３水溶液的方式负载Ｆｅ，ＣＶＤ温度保持９００?°Ｃ，如图２．２所示，当热解温??度为８００?°Ｃ，图ａ，ｂ中有很短的碳纳米管棒出现，热解温度降到７００?°Ｃ时，样??品的ＳＥＭ图（ｅ，ｆ）中发现含有细短的管状结构出现，但是不明显；而热解温??度为７５０?°Ｃ时，图ｃ和ｄ显示，材料表面含有颗粒状物质，这些颗粒物质可能??是能够催化形成ＣＮＴｓ的金属颗粒。考虑到快速热解温度为７００?°Ｃ时，前体热??解后的固态产物含量太高，因此后续研究中，快速热解温度选择８００?°Ｃ。??■ＨＲ??ＭＭ??图２．２?（ａ，?ｂ）快速热解温度为８００?°Ｃ；?（ｃ，?ｄ）快速热解温度为７５０?〇Ｃ；?（ｅ，ｆ）快??速热解温度为７００°Ｃ。（ＣＶＤ温度为９００°Ｃ）??２．３．２快速－慢速联用，ＣＶＤ温度对ＣＮＴｓ合成的影响??ＣＶＤ法合成ＣＮＴｓ受到温度的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]Application potential of carbon nanotubes in water treatment:A review[J]. Xitong Liu,Mengshu Wang,Shujuan Zhang,Bingcai Pan. Journal of Environmental Sciences. 2013(07)
本文编号：3496624
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3496624.html
