松针基碳电极的制备及对碱/碱土金属离子的电吸附
发布时间:2021-08-22 01:20
以松针为初始原料,通过低温水热-高温碳化(活化)法,制备了两种松针基生物碳(PN和APN),在此基础上以自制生物炭为主要原料制备了生物碳基电吸附电极。通过SEM、拉曼光谱仪、XRD仪、比表面积和孔径分析仪以及电化学工作站对材料的形貌、结构和电化学性能进行表征,并考察了电吸附电极对碱/碱土金属离子的电吸附行为。结果表明,经活化得到的生物碳(APN)具有较大的比表面积(1 545 m2·g-1)和更为发达的孔道结构,作为电吸附电极,其电化学性能良好(电容高)。吸附性能研究表明,在初始浓度相同的情况下,电极对离子的归一化吸附容量顺序为:Sr2+>Ca2+>Mg2+>Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+。吸附电压越高,电极的吸附容量越大。离子初始浓度越大,吸附容量也越大。循环结果表明,生物碳基电吸附电极的循环使用性能良好。
【文章来源】:材料导报. 2020,34(12)北大核心EICSCD
【文章页数】:5 页
【部分图文】:
(a,b)PN和(c,d)APN的SEM图
图2a中PN和APN的XRD曲线在23°和45°处出现两处较宽的衍射峰,分别对应特征碳的(002)和(100)晶面衍射峰,衍射峰较宽,表明所制备的生物质碳材料为无定型结构,但具有一定的石墨化程度[12]。PN和APN的拉曼光谱中存在两个比较显著的峰(图2b),即G峰和D峰,D峰表明生物质碳材料中存在无定型碳结构,G峰表明碳材料具有一定的石墨化结构[13-14]。D峰和G峰的峰强度比(ID/IG)越小,说明制备的碳材料石墨化程度越高,PN的ID/IG为0.997,APN的ID/IG为0.916,这说明APN具有较高的石墨化程度。图3为材料的比表面及孔径分析结果,可以看出,APN的比表面积(1 545 m2·g-1)和孔体积(0.791 cm3·g-1)远大于PN,与SEM结果相对应。根据IUPAC的分类,图3a中APN的N2吸附-脱附等温线为Ⅰ型[12]。当相对压力P/P0<0.05时,等温线急剧上升,这是由于APN中微孔被N2填充,说明APN的内部孔道主要以微孔结构为主,这在图3b孔径分布的数据中得到直接体现。
图3为材料的比表面及孔径分析结果,可以看出,APN的比表面积(1 545 m2·g-1)和孔体积(0.791 cm3·g-1)远大于PN,与SEM结果相对应。根据IUPAC的分类,图3a中APN的N2吸附-脱附等温线为Ⅰ型[12]。当相对压力P/P0<0.05时,等温线急剧上升,这是由于APN中微孔被N2填充,说明APN的内部孔道主要以微孔结构为主,这在图3b孔径分布的数据中得到直接体现。1.2 电化学表征
【参考文献】:
期刊论文
[1]炭化对活性炭电极电容去离子性能影响的研究[J]. 段小月,周莹,常立民. 吉林师范大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]不同电压下电吸附技术去除氯离子效果的试验研究[J]. 罗刚,宦涛,朱华伟,屈升. 污染防治技术. 2013(04)
[3]电吸附对卤族阴离子的吸附性能研究[J]. 屈冬冬,田秉晖,孙力平,罗九鹏. 环境科学与技术. 2013(S1)
[4]电吸附除盐技术之电极材料研究进展[J]. 王鑫,包景岭,马建立. 四川环境. 2010(02)
[5]电吸附技术在含盐水除盐中的应用与研究进展[J]. 赵雪娜,倪文,林庚,韩剑宏. 工业水处理. 2008(03)
本文编号:3356712
【文章来源】:材料导报. 2020,34(12)北大核心EICSCD
【文章页数】:5 页
【部分图文】:
(a,b)PN和(c,d)APN的SEM图
图2a中PN和APN的XRD曲线在23°和45°处出现两处较宽的衍射峰,分别对应特征碳的(002)和(100)晶面衍射峰,衍射峰较宽,表明所制备的生物质碳材料为无定型结构,但具有一定的石墨化程度[12]。PN和APN的拉曼光谱中存在两个比较显著的峰(图2b),即G峰和D峰,D峰表明生物质碳材料中存在无定型碳结构,G峰表明碳材料具有一定的石墨化结构[13-14]。D峰和G峰的峰强度比(ID/IG)越小,说明制备的碳材料石墨化程度越高,PN的ID/IG为0.997,APN的ID/IG为0.916,这说明APN具有较高的石墨化程度。图3为材料的比表面及孔径分析结果,可以看出,APN的比表面积(1 545 m2·g-1)和孔体积(0.791 cm3·g-1)远大于PN,与SEM结果相对应。根据IUPAC的分类,图3a中APN的N2吸附-脱附等温线为Ⅰ型[12]。当相对压力P/P0<0.05时,等温线急剧上升,这是由于APN中微孔被N2填充,说明APN的内部孔道主要以微孔结构为主,这在图3b孔径分布的数据中得到直接体现。
图3为材料的比表面及孔径分析结果,可以看出,APN的比表面积(1 545 m2·g-1)和孔体积(0.791 cm3·g-1)远大于PN,与SEM结果相对应。根据IUPAC的分类,图3a中APN的N2吸附-脱附等温线为Ⅰ型[12]。当相对压力P/P0<0.05时,等温线急剧上升,这是由于APN中微孔被N2填充,说明APN的内部孔道主要以微孔结构为主,这在图3b孔径分布的数据中得到直接体现。1.2 电化学表征
【参考文献】:
期刊论文
[1]炭化对活性炭电极电容去离子性能影响的研究[J]. 段小月,周莹,常立民. 吉林师范大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]不同电压下电吸附技术去除氯离子效果的试验研究[J]. 罗刚,宦涛,朱华伟,屈升. 污染防治技术. 2013(04)
[3]电吸附对卤族阴离子的吸附性能研究[J]. 屈冬冬,田秉晖,孙力平,罗九鹏. 环境科学与技术. 2013(S1)
[4]电吸附除盐技术之电极材料研究进展[J]. 王鑫,包景岭,马建立. 四川环境. 2010(02)
[5]电吸附技术在含盐水除盐中的应用与研究进展[J]. 赵雪娜,倪文,林庚,韩剑宏. 工业水处理. 2008(03)
本文编号:3356712
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3356712.html
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