生物质衍生的富氮活性炭及其催化还原硝基芳烃和选择性CO 2 吸附性能的研究

发布时间：2024-05-12 06:02

　　富氮活性炭由于其丰富的表面官能团、高比表面积、优良的导电性、低成本和环境友好性等优点,在储能转化、气体吸附、水净化和催化剂载体等领域受到了广泛的关注。富氮生物质中具有大量的含氮化合物是制备富氮活性炭的优良前体。以富氮生物质为碳源制备活性炭能够实现资源的有效利用,提高生物质的附加价值,减少因直接焚烧生物质废弃物造成的环境污染问题,具有节能、增值、环保等特点。本论文以烟柴杆和咖啡渣为原料,通过预碳化、KOH活化的方法来制备富氮活性炭,并对活性炭的微观结构、石墨化程度、元素含量及其应用领域进行研究。1、以烟柴杆为原料,通过KOH活化后制备了富氮活性炭(TACs)。研究了活化温度、活化剂用量对富氮活性炭孔结构和表面氮含量的影响。结果表明,TACs-3-800具有较高的比表面积(S_BET=2938 m²·g^-1)、较大的孔体积(V_total=1.60 cm³·g^-1)和丰富的氮含量(1.34%)。并将TACs作为一种无金属催化剂应用于催化水合肼还原硝基芳烃的反应中,...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 生物质及其衍生的碳材料
        1.2.1 生物质简介
        1.2.2 生物质衍生的活性炭
        1.2.3 生物质炭的活化
        1.2.4 富氮活性炭
    1.3 富氮活性炭的应用领域
        1.3.1 富氮活性炭在无金属催化中的应用
        1.3.2 富氮活性炭在CO₂吸附中的应用
        1.3.3 富氮活性炭在超级电容器中的应用
    1.4 本课题的意义和主要研究内容
第二章 实验方法
    2.1 化学原料与试剂
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 材料的制备方法
        2.3.1 烟柴杆衍生的富氮活性炭(TACs)的制备
        2.3.2 咖啡渣衍生的富氮活性炭(CACs)的制备
    2.4 材料的表征与分析
    2.5 富氮活性炭作为无金属催化剂催化还原硝基苯
        2.5.1 催化水合肼还原硝基苯实验
        2.5.2 产物定性分析
        2.5.3 产物定量分析
        2.5.4 还原硝基苯反应中的计算
    2.6 富氮活性炭作为吸附剂选择性吸附CO2

        2.6.1 CO₂吸附实验
        2.6.2 CO₂吸附中的计算
    2.7 富氮活性炭催化CO₂和环氧氯丙烷的环加成
        2.7.1 CO₂和环氧氯丙烷的环加成
        2.7.2 产物定性分析
        2.7.3 产物定量分析
        2.7.4 CO₂和环氧氯丙烷的环加成反应中的计算
第三章 烟柴杆衍生的富氮活性炭及其性能研究
    3.1 前言
    3.2 烟柴杆衍生的富氮活性炭的表征
        3.2.1 TACs的晶相特征结构
        3.2.2 TACs的形貌特征
        3.2.3 TACs的表面元素特征
    3.3 烟柴杆衍生的富氮活性炭催化还原硝基苯性能的研究
        3.3.1 TACs催化水合肼还原硝基苯条件优化
        3.3.2 TACs孔隙对催化性能的影响
        3.3.3 TACs催化硝基苯还原中活性中心的研究
        3.3.4 不同取代基对硝基还原性能的影响
        3.3.5 催化剂的回用
        3.3.6 不同催化剂催化活性对比
    3.4 小结
第四章 咖啡渣衍生的富氮活性炭及其性能的研究
    4.1 前言
    4.2 咖啡渣衍生的富氮活性炭的表征
        4.2.1 CACs的晶相表征
        4.2.2 CACs的形貌表征
        4.2.3 CACs的表面元素表征
    4.3 咖啡渣衍生的富氮活性炭吸附CO₂性能的研究
        4.3.1 活化比例对CACs的CO₂吸附性能的影响
        4.3.2 CACs的孔隙结构对CO₂吸附性能的影响
        4.3.3 吸附选择性
        4.3.4 等温吸附热
        4.3.5 CO₂和环氧氯丙烷的环加成
        4.3.6 CACs-2-800的CO₂吸附的回用性能
    4.4 与TACs的CO₂吸附性能对比
    4.5 小结
结论
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢



本文编号：3970968

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