改性氧化石墨烯材料在吸附和分离二氧化碳领域的应用和机理研究

发布时间：2023-06-15 20:55

　　自第一次工业革命以来,化石能源的大量使用,人类活动范围的不断扩张,碳排放量日益增多,温室效应问题越发严峻,如何有效降低大气中二氧化碳浓度、从混合气体中分离二氧化碳、吸附存储和再利用二氧化碳已经成了亟待解决的科研问题。在本文中,我们着重于研究材料对二氧化碳吸附和分离的机理,做了如下两个方面的工作:(1)探究二维氧化石墨烯类材料吸附二氧化碳的最佳层间距。我们通过采用不同烷基链长的二胺分子和氧化石墨烯进行反应,制备了一系列层间距从0.777 nm到1.030nm的胺基功能化的氧化石墨烯材料,然后通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、元素分析、固体核磁共振等多种表征方式对材料进行了表征,探究了材料结构和反应机理。通过X射线衍射和二氧化碳吸附数据,我们发现当这些二维材料的层间距为0.860 nm时,材料的二氧化碳吸附量最大,接着通过原位通变温固体核磁共振测试了材料中吸附的二氧化碳的CSA线型,结合模拟计算,分析了材料中吸附的二氧化碳的吸附状态和动力学行为,证实了当这些材料的层间距为0.860 nm时,存在一种以范德华力为主导的吸附二氧化碳的吸附形式,从实验角度证明了此类二维材料对二氧化碳吸附...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 氧化石墨烯材料研究概述
        1.1.1 氧化石墨烯概述
        1.1.2 氧化石墨烯的制备
        1.1.3 氧化石墨烯的结构
    1.2 改性氧化石墨烯材料概述
        1.2.1 改性氧化石墨烯概述
        1.2.2 常见氧化石墨烯的改性方法及应用
    1.3 二氧化碳分离和存储领域的研究概述
        1.3.1 二氧化碳的分离和存储研究概述
        1.3.2 二氧化碳的膜分离法概述
        1.3.3 固体材料吸附存储二氧化碳概述
    1.4 固体核磁共振原理及其应用
        1.4.1 固体核磁共振原理
        1.4.2 化学位移各向异性(CSA)
        1.4.3 交叉极化(CP)
        1.4.4 异核二维相关谱(HETCOR)
    1.5 本文研究意义和研究内容
第二章 胺基功能化氧化石墨烯材料吸附二氧化碳的机理研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品及仪器
        2.2.2 胺基功能化的氧化石墨烯的合成
        2.2.3 仪器与表征
        2.2.4 固体核磁通气原位测试设备搭建
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 胺基功能化氧化石墨烯的结构表征
        2.3.2 胺基功能化GO材料的层间距表征
        2.3.3 胺基功能化GO材料的二氧化碳吸附性能
        2.3.4 原位固体核磁研究材料二氧化碳吸附机理
    2.4 本章小结
第三章 离子液体复合氧化石墨烯材料分离二氧化碳的机理研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品及仪器
        3.2.2 氧化石墨烯纳米片的合成
        3.2.3 制备GO膜和GO-SILM膜
        3.2.4 仪器与表征
        3.2.5 气体分离计算
        3.2.6 毛细力估算
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 GO和GO-SILM膜的结构表征
        3.3.2 GO-SILM膜的气体分离效果和分析
        3.3.3 GO-SILM膜气体分离机理探究
    3.4 本章小结
第四章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的论文



本文编号：3833653