生物质基多功能性气凝胶的制备及其在水处理和能源领域的应用
发布时间：2023-05-26 21:18
水资源短缺和能源危机是制约人类社会发展的全球性问题。工农业废水以及生活污水的大量排放所造成的水污染问题使水资源短缺的局势更加恶化。非可再生的化石能源的大量消耗以及对能源需求量的日益加大促使新型的替代能源和能源转化技术的诞生。气凝胶是世界上最轻的固体材料,具有低密度、高孔隙率、大比表面积等优势,在能源和环境领域表现出极大的发展潜力。而以生物质为基材的生物质气凝胶还具备环境友好性、可再生性和经济适用性,新型生物质气凝胶的研发和应用更具有科学价值和现实意义。以不同的生物质材料为基材,制备化学结构和物理结构不同的生物质气凝胶,并将其与功能性聚合物、无机纳米粒子实现有效结合,得到具有良好的机械性能、结构稳定性、特殊功能性的多功能材料,研究其在水处理和能量转换领域的应用特性。探索材料结构设计与功能实现的密切关系,为多功能性生物质气凝胶的设计制备提供可能的途径。论文主要研究工作与相应成果如下:(1)木质素/琼脂糖基生物质气凝胶的制备及其响应性油水分离性能研究:以木质素、琼脂糖和聚乙烯醇为原材料,通过简易的制备过程得到可再生的、环境友好的、具有蜂窝状孔结构的生物质基气凝胶。所制备的生物质气凝胶具有三维...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
2 文献综述
2.1 气凝胶
2.1.1 气凝胶概述
2.1.2 气凝胶的制备方法
2.2 生物质气凝胶
2.2.1 生物质
2.2.2 生物质气凝胶的分类
2.3 生物质气凝胶在水处理领域的应用
2.3.1 生物质气凝胶应用于油水分离
2.3.2 生物质气凝胶应用于重金属离子的吸附
2.3.3 生物质气凝胶用于有机染料的去除
2.4 生物质材料在能量转换(摩擦纳米发电机)领域的应用
2.5 课题的提出与研究思路
2.5.1 课题的提出
2.5.2 课题研究目标与内容
3 木质素/琼脂糖基生物质气凝胶的制备及其响应性油水分离性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料和试剂
3.2.2 木质素/琼脂糖基气凝胶的制备
3.2.3 共聚物p(SMA-DMAEMA-KH570)的合成
3.2.4 木质素/琼脂糖基气凝胶的改性
3.2.5 共聚物与气凝胶的测试表征
3.2.6 气凝胶的油水分离性能
3.2.7 气凝胶的油/有机溶剂吸附容量测定
3.2.8 气凝胶的循环使用性能
3.3 结果与讨论
3.3.1 木质素/琼脂糖基气凝胶的构建
3.3.2 木质素/琼脂糖基气凝胶的形貌
3.3.3 木质素/琼脂糖基气凝胶的机械性能
3.3.4 木质素/琼脂糖基气凝胶的表面润湿性
3.3.5 改性后的气凝胶的油水分离性能
3.3.6 改性后的气凝胶的pH响应性能
3.3.7 改性后的气凝胶的油/有机溶剂吸附容量的测定
3.3.8 改性后的气凝胶的循环使用性能
3.4 本章小结
4 明胶基复合生物质气凝胶的制备及其油水分离性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料和试剂
4.2.2 明胶基复合气凝胶的制备
4.2.3 明胶基复合气凝胶的测试表征
4.2.4 明胶基复合气凝胶分离油水混合液的性能
4.2.5 明胶基复合气凝胶分离水包油乳液的性能
4.3 结果与讨论
4.3.1 明胶基复合气凝胶的构建
4.3.2 明胶基复合气凝胶的形貌
4.3.3 明胶基复合气凝胶的润湿性能
4.3.4 明胶基复合气凝胶的油水分离特性
4.4 本章小结
5 明胶基复合气凝胶对多种污染物的去除的性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料和试剂
5.2.2 明胶基复合气凝胶的制备
5.2.3 明胶基复合气凝胶的测试表征
5.2.4 明胶基复合气凝胶的染料吸附实验
5.2.5 明胶基复合气凝胶的Cu(Ⅱ)离子吸附实验
5.2.6 明胶基复合气凝胶的再生和循环利用性能
5.2.7 明胶基复合气凝胶吸附等温线和吸附动力学模型的构建
5.2.8 明胶基复合气凝胶的光催化降解性能
5.3 结果与讨论
5.3.1 明胶基复合气凝胶的构建
5.3.2 明胶基复合气凝胶的形貌
5.3.3 明胶基复合气凝胶的润湿性
5.3.4 明胶基复合气凝胶的染料吸附性能和循环利用性能
5.3.5 明胶基复合气凝胶的Cu(Ⅱ)离子吸附性能和循环利用性能
5.3.6 明胶基复合气凝胶的光催化降解性能
5.4 本章小结
6 细菌纤维素基生物质气凝胶的制备及其油水分离性能和光催化降解性能的研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验原料和试剂
6.2.2 两性离子化合物的制备
6.2.3 氧化银/两性离子化合物负载的细菌纤维素基气凝胶的制备
6.2.4 细菌纤维素基复合气凝胶的测试表征
6.2.5 细菌纤维素基复合气凝胶的油水分离性能
6.2.6 细菌纤维素基复合气凝胶的光催化降解性能
6.3 结果与讨论
6.3.1 细菌纤维素基复合气凝胶的构建
6.3.2 细菌纤维素基复合气凝胶的形貌
6.3.3 细菌纤维素基复合气凝胶的润湿性能
6.3.4 细菌纤维素基复合气凝胶的油水分离性能
6.3.5 细菌纤维素基复合气凝胶的光催化降解性能
6.3.6 细菌纤维素基复合气凝胶的形状恢复能力
6.4 本章小结
7 基于壳聚糖/明胶生物质气凝胶的摩擦纳米发电机的构建及其性能研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验原料和试剂
7.2.2 壳聚糖气凝胶膜的制备
7.2.3 明胶气凝胶膜的制备
7.2.4 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的组装
7.2.5 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的测试表征
7.3 结果与讨论
7.3.1 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的结构和材料表征
7.3.2 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的输出电压和短路电流(Isc)
7.3.3 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的工作机理
7.3.4 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的输出性能和稳定性
7.3.5 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的自驱动传感特性
7.4 本章小结
8 总结与展望
8.1 论文主要研究结论
8.2 论文主要创新点
8.3 论文的不足与展望
参考文献
附录
作者简介
攻读博士学位期间研究成果
学术论文
学术会议
授权发明专利
本文编号：3823300
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【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
2 文献综述
2.1 气凝胶
2.1.1 气凝胶概述
2.1.2 气凝胶的制备方法
2.2 生物质气凝胶
2.2.1 生物质
2.2.2 生物质气凝胶的分类
2.3 生物质气凝胶在水处理领域的应用
2.3.1 生物质气凝胶应用于油水分离
2.3.2 生物质气凝胶应用于重金属离子的吸附
2.3.3 生物质气凝胶用于有机染料的去除
2.4 生物质材料在能量转换(摩擦纳米发电机)领域的应用
2.5 课题的提出与研究思路
2.5.1 课题的提出
2.5.2 课题研究目标与内容
3 木质素/琼脂糖基生物质气凝胶的制备及其响应性油水分离性能
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料和试剂
3.2.2 木质素/琼脂糖基气凝胶的制备
3.2.3 共聚物p(SMA-DMAEMA-KH570)的合成
3.2.4 木质素/琼脂糖基气凝胶的改性
3.2.5 共聚物与气凝胶的测试表征
3.2.6 气凝胶的油水分离性能
3.2.7 气凝胶的油/有机溶剂吸附容量测定
3.2.8 气凝胶的循环使用性能
3.3 结果与讨论
3.3.1 木质素/琼脂糖基气凝胶的构建
3.3.2 木质素/琼脂糖基气凝胶的形貌
3.3.3 木质素/琼脂糖基气凝胶的机械性能
3.3.4 木质素/琼脂糖基气凝胶的表面润湿性
3.3.5 改性后的气凝胶的油水分离性能
3.3.6 改性后的气凝胶的pH响应性能
3.3.7 改性后的气凝胶的油/有机溶剂吸附容量的测定
3.3.8 改性后的气凝胶的循环使用性能
3.4 本章小结
4 明胶基复合生物质气凝胶的制备及其油水分离性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料和试剂
4.2.2 明胶基复合气凝胶的制备
4.2.3 明胶基复合气凝胶的测试表征
4.2.4 明胶基复合气凝胶分离油水混合液的性能
4.2.5 明胶基复合气凝胶分离水包油乳液的性能
4.3 结果与讨论
4.3.1 明胶基复合气凝胶的构建
4.3.2 明胶基复合气凝胶的形貌
4.3.3 明胶基复合气凝胶的润湿性能
4.3.4 明胶基复合气凝胶的油水分离特性
4.4 本章小结
5 明胶基复合气凝胶对多种污染物的去除的性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料和试剂
5.2.2 明胶基复合气凝胶的制备
5.2.3 明胶基复合气凝胶的测试表征
5.2.4 明胶基复合气凝胶的染料吸附实验
5.2.5 明胶基复合气凝胶的Cu(Ⅱ)离子吸附实验
5.2.6 明胶基复合气凝胶的再生和循环利用性能
5.2.7 明胶基复合气凝胶吸附等温线和吸附动力学模型的构建
5.2.8 明胶基复合气凝胶的光催化降解性能
5.3 结果与讨论
5.3.1 明胶基复合气凝胶的构建
5.3.2 明胶基复合气凝胶的形貌
5.3.3 明胶基复合气凝胶的润湿性
5.3.4 明胶基复合气凝胶的染料吸附性能和循环利用性能
5.3.5 明胶基复合气凝胶的Cu(Ⅱ)离子吸附性能和循环利用性能
5.3.6 明胶基复合气凝胶的光催化降解性能
5.4 本章小结
6 细菌纤维素基生物质气凝胶的制备及其油水分离性能和光催化降解性能的研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验原料和试剂
6.2.2 两性离子化合物的制备
6.2.3 氧化银/两性离子化合物负载的细菌纤维素基气凝胶的制备
6.2.4 细菌纤维素基复合气凝胶的测试表征
6.2.5 细菌纤维素基复合气凝胶的油水分离性能
6.2.6 细菌纤维素基复合气凝胶的光催化降解性能
6.3 结果与讨论
6.3.1 细菌纤维素基复合气凝胶的构建
6.3.2 细菌纤维素基复合气凝胶的形貌
6.3.3 细菌纤维素基复合气凝胶的润湿性能
6.3.4 细菌纤维素基复合气凝胶的油水分离性能
6.3.5 细菌纤维素基复合气凝胶的光催化降解性能
6.3.6 细菌纤维素基复合气凝胶的形状恢复能力
6.4 本章小结
7 基于壳聚糖/明胶生物质气凝胶的摩擦纳米发电机的构建及其性能研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验原料和试剂
7.2.2 壳聚糖气凝胶膜的制备
7.2.3 明胶气凝胶膜的制备
7.2.4 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的组装
7.2.5 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的测试表征
7.3 结果与讨论
7.3.1 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的结构和材料表征
7.3.2 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的输出电压和短路电流(Isc)
7.3.3 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的工作机理
7.3.4 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的输出性能和稳定性
7.3.5 壳聚糖/明胶气凝胶基摩擦纳米发电机的自驱动传感特性
7.4 本章小结
8 总结与展望
8.1 论文主要研究结论
8.2 论文主要创新点
8.3 论文的不足与展望
参考文献
附录
作者简介
攻读博士学位期间研究成果
学术论文
学术会议
授权发明专利
本文编号：3823300
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3823300.html
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