多孔碳材料的孔环境调控及其气体吸附分离研究

发布时间：2023-03-23 23:35

　　随着全球经济的飞速发展,化石能源的急速燃烧导致的环境问题愈发严重,人类对清洁能源的需求愈发强烈。二氧化碳作为化石燃料的重要排放物和导致温室气体的主要气体,低碳烃作为新型清洁能源,它们的吸附分离纯化是现代世界环境保护和清洁能源使用的重中之重。吸附分离技术由于其能耗低、设备投资小、操作简单等优点被广泛研究发展,其研究的核心就是开发高效的吸附剂。多孔碳材料基于其可调节的孔道结构和孔道环境,可以特异性调节吸附剂与气体分子的相互作用和吸附剂对气体的吸附容量,从而达到气体分离效果。同时,多孔碳材料具有超高的化学稳定性、热稳定性、水稳定性和廉价易于工业化生产的特性,非常有希望应用于工业上吸附分离过程。本论文紧紧的围绕多孔碳的制备及其孔道和孔环境的调控,探索研究了无溶剂法规模化合成多孔碳聚合物前体,原位离子热活化制备具有均匀和窄孔径分布的超微孔碳,一锅法合成高比表面积的高氮多孔碳。研究了他们对混合气体的分离效果,具体内容如下:(1)有机聚合物前体的制备往往需要用到大量的溶剂,且工艺复杂成本昂贵。本章开发了一种简便的一锅熔融辅助无溶剂制备含氮聚合物的方法,高温活化后的高氮微孔炭(N含量约5.11wt%)...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 常用的气体分离技术
        1.2.1 深冷分离法
        1.2.2 吸收分离法
        1.2.3 膜分离法
        1.2.4 吸附分离法
    1.3 常见的炭基吸附剂
        1.3.1 生物质基多孔碳
        1.3.2 聚合物基多孔碳
    1.4 多孔碳材料用于气体分离的研究进展
        1.4.1 多孔碳材料吸附分离二氧化碳
        1.4.2 多孔碳材料吸附分离低碳烃
    1.5 本项目研究的目的与意义
第2章 无溶剂法的聚合物前体制备及其衍生高氮多孔碳的气体吸附分离研
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料与设备
        2.2.2 SNMCs系列多孔碳的制备
        2.2.3 SNMCs系列的表征与性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 SNMCs的形貌和孔结构分析
        2.3.2 CO₂,CH₄和N₂的吸附等温线
        2.3.3 气体分离选择性和工作能力
        2.3.4 吸附剂放大制备
    2.4 本章小结
第3章 原位离子活化制备的孔径集中分布的超微孔炭及其气体吸附分离研
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料与设备
        3.2.2 CGUCs超微孔炭系列的制备
        3.2.3 CGUCs超微孔碳的表征和性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 CGUCs系列超微孔碳的表征
        3.3.2 CGUCs系列超微孔碳的孔结构
        3.3.3 气体吸附和分离性能研究
        3.3.4 气体吸附和分离性能研究
        3.3.5 二氧化碳吸附热和循环性能
    3.4 本章小结
第4章 超高比表面积的藻类衍生氮掺杂多孔炭及其低碳烃的吸附分离研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料与设备
        4.2.2 ANPCs系列微藻衍生高氮多孔碳的制备
        4.2.3 材料性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 ANPCs的结构和化学性质
        4.3.2 ANPCs的吸附和分离性能
        4.3.3 吸附热和循环性
        4.3.4 动态穿透实验
    4.4 本章小结
第5章 结论及展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3768982