磁性碳微球的制备、改性及应用
发布时间：2020-12-28 03:45
近年来,碳微球作为一种新型碳材料在催化和吸附领域得到应用并逐步发展成为科学研究的热点。碳微球因具有规整的球形结构、稳定的化学性质和良好的耐热性能,被认为是一种具有竞争优势和良好市场前景的催化剂载体和吸附剂前驱体。本文分别以Fe3O4和葡萄糖为赋磁剂和碳源,采用水热法制备出磁性碳微球,分别使用浓硫酸和KOH对磁性碳微球进行酸改性和碱改性,制备得到具有磁响应性能的固体酸催化剂和碳微球吸附剂,不仅可以在催化和吸附领域得到应用,而且还可以利用磁分离技术对其进行快速、高效的分离和回收。主要研究内容如下:（1）分别以Fe3O4和葡萄糖为赋磁剂和碳源,在葡萄糖浓度为0.3 mol/L,水热温度为190 oC,水热时间为4 h的条件下,制备得到分散性良好、粒径均一的具有磁响应性能的磁性碳微球。（2）采用浓硫酸对磁性碳微球进行磺化,在浓硫酸使用量为15 mL,磺化温度为120 oC,磺化时间为8 h时,催化剂的酸密度为2.84 mmol/g,饱和磁化强度为4.25 emu/...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 碳微球的简介
1.2 碳微球的制备方法
1.2.1 模板法
1.2.2 化学气相沉积法
1.2.3 电弧放电法
1.2.4 高温热解法
1.2.5 还原法
1.2.6 水热法
1.3 影响水热碳微球制备的因素
1.3.1 碳源种类
1.3.2 碳源浓度
1.3.3 水热温度
1.3.4 水热时间
1.3.5 溶液pH值
1.3.6 添加剂的种类
1.4 水热碳微球的形成机理
1.4.1 Lamer模式生长机理
1.4.2 乳液-聚合机理
1.4.3 其它水热成球机理
1.5 水热碳微球的应用
1.5.1 制备空心材料的模板剂
1.5.2 催化剂载体
1.5.3 吸附剂
1.5.4 锂电池电极材料
1.5.5 超级电容器电极材料
1.6 论文的研究目的及意义
1.7 论文的主要研究内容
第2章 单分散磁性碳微球的制备研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 制备方法
2.2.4 表征与分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 葡萄糖浓度对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响
2.3.2 水热温度对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响
2.3.3 水热时间对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响
3O4加入量对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响"> 2.3.4 Fe3O4加入量对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响
2.3.5 FT-IR分析
2.3.6 XRD分析
2.3.7 VSM分析
2.4 本章小结
第3章 磁性碳基固体酸微球催化剂的制备与应用研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 制备方法
3.2.4 表征与分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 制备条件对催化剂性能的影响
3.3.2 酯化条件对催化剂性能的影响
3.3.3 SEM分析
3.3.4 FT-IR分析
3.3.5 XRD分析
3.3.6 VSM分析
3.3.7 TG-DTG分析
3.4 本章小结
第4章 磁性碳微球吸附剂的制备与应用研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 制备方法
4.2.4 表征与分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 低温预处理对吸附剂结构的影响
4.3.2 制备条件对吸附性能的影响
4.3.3 吸附条件对吸附性能的影响
4.3.4 比表面积和孔径分析
4.3.5 SEM分析
4.3.6 FT-IR分析
4.3.7 XRD分析
4.3.8 VSM分析
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 创新点
5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]葡萄糖水热碳化催化热处理制备石墨微球[J]. 李赛赛,王军凯,王慧芳,黄亮,张海军. 硅酸盐学报. 2017(12)
[2]类金刚石微球的高温高压制备[J]. 韩晶晶,贺端威,马迎功,丁未,芶立,唐永建. 高压物理学报. 2017(03)
[3]接枝法制备磺酸基碳微球及其催化缩合反应的应用[J]. 陈诗渊,曾丹林,许可,吴洁,沈康文,裴阳,王光辉. 现代化工. 2017(01)
[4]碳基固体酸微球的制备及催化性能研究[J]. 陈诗渊,曾丹林,裴阳,沈康文,张崎,朱涵庆,王光辉. 现代化工. 2016(04)
[5]分子印迹功能化多孔碳微球选择性吸附二苯并噻吩[J]. 郑海燕,张军利,刘伟峰. 太原理工大学学报. 2016(02)
[6]空心状TiO2的模板法制备及光催化性能研究[J]. 武小满,郭丽丽,宋彦佩. 材料导报. 2014(10)
[7]以胶体碳球为模板剂合成纳米四氧化三钴空心球[J]. 卿小霞,余堃,王慧,田先清. 化学工程与装备. 2013(10)
[8]KOH活化木屑生物炭制备活性炭及其表征[J]. 余峻峰,陈培荣,俞志敏,彭书传,巫杨. 应用化学. 2013(09)
[9]KOH活化法制备牛粪活性炭的研究[J]. 郭祥,钟成华,邓春光,曾雪梅,王涛,周小琴,苏翔. 环境科学学报. 2013(09)
[10]葡萄糖水热过程中焦炭结构演变特性[J]. 汪君,时澜,高英,杨海平,王贤华. 农业工程学报. 2013(07)
博士论文
[1]生物质水热炭微球的可控合成表征及应用研究[D]. 巩玉同.浙江大学 2015
硕士论文
[1]磁性花生壳基活性炭的制备及其吸附性能研究[D]. 陶利春.西南交通大学 2016
[2]PAC-Fe3O4复合材料的合成及其用于印染废水处理的研究[D]. 周家晖.哈尔滨工业大学 2015
[3]水热法合成碳纳米材料去除水中镉和铅离子的研究[D]. 周璇.哈尔滨工业大学 2013
[4]葡萄糖水热炭化及其活化特性研究[D]. 汪君.华中科技大学 2013
[5]炭微球的水热制备、表征及活化[D]. 李敏.东北林业大学 2011
本文编号：2943066
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 碳微球的简介
1.2 碳微球的制备方法
1.2.1 模板法
1.2.2 化学气相沉积法
1.2.3 电弧放电法
1.2.4 高温热解法
1.2.5 还原法
1.2.6 水热法
1.3 影响水热碳微球制备的因素
1.3.1 碳源种类
1.3.2 碳源浓度
1.3.3 水热温度
1.3.4 水热时间
1.3.5 溶液pH值
1.3.6 添加剂的种类
1.4 水热碳微球的形成机理
1.4.1 Lamer模式生长机理
1.4.2 乳液-聚合机理
1.4.3 其它水热成球机理
1.5 水热碳微球的应用
1.5.1 制备空心材料的模板剂
1.5.2 催化剂载体
1.5.3 吸附剂
1.5.4 锂电池电极材料
1.5.5 超级电容器电极材料
1.6 论文的研究目的及意义
1.7 论文的主要研究内容
第2章 单分散磁性碳微球的制备研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 制备方法
2.2.4 表征与分析
2.3 结果与讨论
2.3.1 葡萄糖浓度对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响
2.3.2 水热温度对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响
2.3.3 水热时间对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响
3O4加入量对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响"> 2.3.4 Fe3O4加入量对磁性碳微球形貌、收率和平均粒径的影响
2.3.5 FT-IR分析
2.3.6 XRD分析
2.3.7 VSM分析
2.4 本章小结
第3章 磁性碳基固体酸微球催化剂的制备与应用研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 制备方法
3.2.4 表征与分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 制备条件对催化剂性能的影响
3.3.2 酯化条件对催化剂性能的影响
3.3.3 SEM分析
3.3.4 FT-IR分析
3.3.5 XRD分析
3.3.6 VSM分析
3.3.7 TG-DTG分析
3.4 本章小结
第4章 磁性碳微球吸附剂的制备与应用研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 制备方法
4.2.4 表征与分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 低温预处理对吸附剂结构的影响
4.3.2 制备条件对吸附性能的影响
4.3.3 吸附条件对吸附性能的影响
4.3.4 比表面积和孔径分析
4.3.5 SEM分析
4.3.6 FT-IR分析
4.3.7 XRD分析
4.3.8 VSM分析
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 创新点
5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]葡萄糖水热碳化催化热处理制备石墨微球[J]. 李赛赛,王军凯,王慧芳,黄亮,张海军. 硅酸盐学报. 2017(12)
[2]类金刚石微球的高温高压制备[J]. 韩晶晶,贺端威,马迎功,丁未,芶立,唐永建. 高压物理学报. 2017(03)
[3]接枝法制备磺酸基碳微球及其催化缩合反应的应用[J]. 陈诗渊,曾丹林,许可,吴洁,沈康文,裴阳,王光辉. 现代化工. 2017(01)
[4]碳基固体酸微球的制备及催化性能研究[J]. 陈诗渊,曾丹林,裴阳,沈康文,张崎,朱涵庆,王光辉. 现代化工. 2016(04)
[5]分子印迹功能化多孔碳微球选择性吸附二苯并噻吩[J]. 郑海燕,张军利,刘伟峰. 太原理工大学学报. 2016(02)
[6]空心状TiO2的模板法制备及光催化性能研究[J]. 武小满,郭丽丽,宋彦佩. 材料导报. 2014(10)
[7]以胶体碳球为模板剂合成纳米四氧化三钴空心球[J]. 卿小霞,余堃,王慧,田先清. 化学工程与装备. 2013(10)
[8]KOH活化木屑生物炭制备活性炭及其表征[J]. 余峻峰,陈培荣,俞志敏,彭书传,巫杨. 应用化学. 2013(09)
[9]KOH活化法制备牛粪活性炭的研究[J]. 郭祥,钟成华,邓春光,曾雪梅,王涛,周小琴,苏翔. 环境科学学报. 2013(09)
[10]葡萄糖水热过程中焦炭结构演变特性[J]. 汪君,时澜,高英,杨海平,王贤华. 农业工程学报. 2013(07)
博士论文
[1]生物质水热炭微球的可控合成表征及应用研究[D]. 巩玉同.浙江大学 2015
硕士论文
[1]磁性花生壳基活性炭的制备及其吸附性能研究[D]. 陶利春.西南交通大学 2016
[2]PAC-Fe3O4复合材料的合成及其用于印染废水处理的研究[D]. 周家晖.哈尔滨工业大学 2015
[3]水热法合成碳纳米材料去除水中镉和铅离子的研究[D]. 周璇.哈尔滨工业大学 2013
[4]葡萄糖水热炭化及其活化特性研究[D]. 汪君.华中科技大学 2013
[5]炭微球的水热制备、表征及活化[D]. 李敏.东北林业大学 2011
本文编号：2943066
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2943066.html
