MOFs@三维石墨烯复合材料的合成及其在秸秆纤维素催化转化中的应用
发布时间：2023-02-18 21:40
发展绿色可再生能源被认为是解决化石资源短缺问题主要方向,利用生物质资源制备化学品或者燃料己经成为重要途径,其中,纤维素由于其产量大、分布广而受到广泛关注。利用催化剂催化转化是实现纤维素的高效应用的重要方法,然而现如今纤维素有效降解的方法都存在一些弊端,因此,寻找一种效率高,反应条件温和,绿色,成本低,可回收利用的催化剂将对纤维素的高效利用和可再生能源发展具有很大程度的推动作用。金属有机骨架(Metal Organic Frameworks,MOFs)材料是一种新型复合材料,因其具有大的比表面积,结构可调及丰富的不饱和金属位点等特点而广泛运用于催化领域。然而MOFs材料不易分散、难回收等问题制约了其实际使用。本论文在综合大量相关文献的基础上,以具有大比表面积,稳定的热化学性质和强大机械强度的石墨烯为载体,通过原位合成的方法合成了多种MOFs@三维石墨烯(MOFs@3D-rGO)复合催化材料,并用于高效催化秸秆纤维素降解为小分子酸的反应中,主要研究内容如下:1.使用一锅法在3D-rGO基质中原位生长MIL-101(Cr),通过控制MIL-101(Cr)与 3D-rGO 的比例合成了 MIL...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 本论文的研究目的、内容、意义
1.2.1 研究目的及主要内容
1.2.2 研究意义及创新点
第二章 文献综述
2.1 生物质资源
2.1.1 生物质资源概述
2.1.2 秸秆生物质概述
2.1.3 秸秆的预处理方法
2.2 纤维素的结构及其溶解体系
2.2.1 纤维素的结构
2.2.2 纤维素的溶解体系
2.3 纤维素的转化方法
2.3.1 物理转化法
2.3.2 生物转化法
2.3.3 热化学转化法
2.4 纤维素转化制取小分子酸的研究
2.4.1 甲酸
2.4.2 乙酸与草酸
2.5 金属有机框架材料(MOFs)
2.5.1 MOFs概述及分类
2.5.2 MOFs中催化活性位点的引入
2.5.3 MOFs催化纤维素的研究进展
2.6 石墨烯
2.6.1 石墨烯与其三维结构的构造
2.6.2 三维石墨烯负载MOFs作为催化剂的研究进展
第三章 实验材料与方法
3.1 实验药品
3.2 实验仪器
3.3 表征手段
3.3.1 X射线衍射分析(XRD)
3.3.2 扫描电子显微镜(SEM)与能量色散X射线光谱分析(EDS)
3.3.3 场发射投射电子显微镜(TEM)
3.3.4 热重分析(TGA)
3.3.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
3.3.6 傅立叶红外光谱分析(FT-IR)
3.3.7 比表面及孔隙度分析(BET)
3.3.8 拉曼光谱分析(Raman)
3.3.9 程序升温化学吸附仪(TPD)
3.3.10 高效液相色谱分析(HPLC)
3.3.11 原子吸收分光光度计分析(AAS)
3.4 实验方法
3.4.1 秸秆中纤维素的提取及其水溶液的制备
3.4.2 MIL-101(Cr)@3D-rGO系列材料的制备
3.4.3 MIL-101(Fe)@3D-rGO系列复合材料的制备
3.4.4 纤维素催化转化实验
第四章 MIL-101(Cr)@3D-rGO复合催化剂的制备及其用于秸秆纤维素的催化转化
4.1 引言
4.2 催化剂的表征结果分析
4.2.1 SEM分析
4.2.2 XRD分析
4.2.3 FT-IR分析
4.2.4 TGA分析
4.2.5 复合催化剂的拉曼及NH3-TPD分析
4.2.6 催化剂的比表面积及孔径分析
4.2.7 XPS分析
4.3 复合催化剂对秸秆纤维素催化转化为小分子酸的结果分析
4.3.1 不同催化剂的催化性能比较
4.3.2 复合催化剂在不同降解条件下的催化性能研究
4.3.3 催化剂的循环利用性和稳定性研究
4.4 纤维素的催化转化途径与机理
4.5 本章小结
第五章 MIL-101(Fe)@3D-rGO的结构设计及其用于秸秆纤维素的催化转化性能研究
5.1 引言
5.2 复合催化剂的表征结果分析
5.2.1 SEM与EDS表征分析
5.2.2 复合材料的XRD表征分析
5.2.3 复合材料的FT-IR表征分析
5.2.4 XPS表征分析
5.2.5 复合材料的比表面积及孔径分析
5.3 功能化复合催化剂催化转化纤维素为小分子酸的性能对比
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间学术成果目录
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3745586
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【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 本论文的研究目的、内容、意义
1.2.1 研究目的及主要内容
1.2.2 研究意义及创新点
第二章 文献综述
2.1 生物质资源
2.1.1 生物质资源概述
2.1.2 秸秆生物质概述
2.1.3 秸秆的预处理方法
2.2 纤维素的结构及其溶解体系
2.2.1 纤维素的结构
2.2.2 纤维素的溶解体系
2.3 纤维素的转化方法
2.3.1 物理转化法
2.3.2 生物转化法
2.3.3 热化学转化法
2.4 纤维素转化制取小分子酸的研究
2.4.1 甲酸
2.4.2 乙酸与草酸
2.5 金属有机框架材料(MOFs)
2.5.1 MOFs概述及分类
2.5.2 MOFs中催化活性位点的引入
2.5.3 MOFs催化纤维素的研究进展
2.6 石墨烯
2.6.1 石墨烯与其三维结构的构造
2.6.2 三维石墨烯负载MOFs作为催化剂的研究进展
第三章 实验材料与方法
3.1 实验药品
3.2 实验仪器
3.3 表征手段
3.3.1 X射线衍射分析(XRD)
3.3.2 扫描电子显微镜(SEM)与能量色散X射线光谱分析(EDS)
3.3.3 场发射投射电子显微镜(TEM)
3.3.4 热重分析(TGA)
3.3.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
3.3.6 傅立叶红外光谱分析(FT-IR)
3.3.7 比表面及孔隙度分析(BET)
3.3.8 拉曼光谱分析(Raman)
3.3.9 程序升温化学吸附仪(TPD)
3.3.10 高效液相色谱分析(HPLC)
3.3.11 原子吸收分光光度计分析(AAS)
3.4 实验方法
3.4.1 秸秆中纤维素的提取及其水溶液的制备
3.4.2 MIL-101(Cr)@3D-rGO系列材料的制备
3.4.3 MIL-101(Fe)@3D-rGO系列复合材料的制备
3.4.4 纤维素催化转化实验
第四章 MIL-101(Cr)@3D-rGO复合催化剂的制备及其用于秸秆纤维素的催化转化
4.1 引言
4.2 催化剂的表征结果分析
4.2.1 SEM分析
4.2.2 XRD分析
4.2.3 FT-IR分析
4.2.4 TGA分析
4.2.5 复合催化剂的拉曼及NH3-TPD分析
4.2.6 催化剂的比表面积及孔径分析
4.2.7 XPS分析
4.3 复合催化剂对秸秆纤维素催化转化为小分子酸的结果分析
4.3.1 不同催化剂的催化性能比较
4.3.2 复合催化剂在不同降解条件下的催化性能研究
4.3.3 催化剂的循环利用性和稳定性研究
4.4 纤维素的催化转化途径与机理
4.5 本章小结
第五章 MIL-101(Fe)@3D-rGO的结构设计及其用于秸秆纤维素的催化转化性能研究
5.1 引言
5.2 复合催化剂的表征结果分析
5.2.1 SEM与EDS表征分析
5.2.2 复合材料的XRD表征分析
5.2.3 复合材料的FT-IR表征分析
5.2.4 XPS表征分析
5.2.5 复合材料的比表面积及孔径分析
5.3 功能化复合催化剂催化转化纤维素为小分子酸的性能对比
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
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学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3745586
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