废弃膨润土制备碳纳米材料研究

发布时间：2023-12-21 07:42

　　膨润土由于其巨大理论比表面积、层结构可膨胀及层间域的阳离子可交换性等特征，是废水中多种污染物的天然吸附材料，尤其对染料废水的阳离子染料吸附性能良好。然而，如何处理吸附了阳离子染料的废弃膨润土的相关研究却比较少。本文通过对吸附了阳离子染料的膨润土进行碳化处理，制备了一种具备特殊二维纳米结构的类石墨烯碳材料，从而为废弃膨润土的再利用提供了一条途径。论文进一步研究了这种新型材料对有机污染物的吸附性能，并探讨了其在超级电容上应用的可行性，测试它的部分电学参数。研究取得了以下成果： （1）利用吸附染料后的废弃膨润土，成功制备了类石墨烯碳纳米材料。将分别吸附了阳离子染料结晶紫、亚甲基蓝、孔雀石绿后的膨润土进行氮气保护下高温碳化处理，XRD图谱显示碳化后膨润土片层间形成了一层高度约为0.34-0.41nm的二维碳纳米材料，酸洗去掉膨润土片层后得到碳纳米材料，对其进行XRD和拉曼光谱表征都显示出极高的石墨化程度。此外，对其进行BET测试发现其是一种以介孔为主的碳纳米材料。 （2）发现碳纳米材料对硝基苯、2-萘酚和苯酚都具有良好的吸附效果。三种不同碳源制备的碳纳米材料对硝基苯吸附效果相差不大，600℃制...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 膨润土
        1.1.1 结构和物化性质
        1.1.2 膨润土污染控制应用
        1.1.3 膨润土对阳离子染料的吸附特性
    1.2 膨润土模板法制备二维碳纳米材料
        1.2.1 模板法制备碳材料
        1.2.2 膨润土的模板特性
        1.2.3 膨润土模板法制备二维碳纳米材料
    1.3 氮掺杂石墨烯
        1.3.1 石墨烯掺杂的分类
        1.3.2 氮掺杂石墨烯的性质和用途
        1.3.3 氮掺杂石墨烯的制备方法
    1.4 本论文的研究内容、目的和意义
第2章 碳纳米材料的制备及结构表征
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验试剂和仪器
        2.1.2 吸附实验
        2.1.3 碳纳米材料的制备
    2.2 结构表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 膨润土对阳离子染料的吸附
        2.3.2 XRD 分析
        2.3.3 拉曼光谱
        2.3.4 BET 分析
    2.4 本章小结
第3章 碳纳米材料吸附性能研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验试剂和仪器
        3.1.2 实验方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 不同碳源制备碳纳米材料吸附性能比较
        3.2.2 碳化温度对吸附性能影响
        3.2.3 三种有机物吸附等温曲线
        3.2.4 碳纳米材料和改性膨润土对硝基苯吸附比较
        3.2.5 吸附动力学
        3.2.6 温度对吸附效果影响
    3.3 本章小结
第4章 碳纳米材料在超级电容中的应用
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验试剂和仪器
        4.1.2 电极的制备及扣试超级电容器的组装
        4.1.3 超级电容器电极材料的电化学性能测试
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 循环伏安测试
        4.2.2 充放电测试
        4.2.3 交流阻抗测试
        4.2.4 循环寿命测试
    4.3 本章小结
第5章 研究结论、创新点与展望
    5.1 研究结论
        5.1.1 碳纳米材料的制备与表征
        5.1.2 碳纳米材料的吸附性能研究
        5.1.3 碳纳米材料在超级电容上的应用
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间完成的学术论文与研究项目
    学术论文
    研究项目



本文编号：3874019