含氮多孔炭材料的制备、表征及性能研究

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1、万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：壹塑塞垫日期：丝堕￡：3关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑨学校可允

2、许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：奎i壑整日期：丝丝!：3导师签名：日期：万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文含氮多孔炭材料的制备、表征及性能研究摘要目前，多孔炭材料因具有比表面积和孔容积大、原料来源广、成本低、水热稳定性好、可再生等特点，被广泛用作吸附剂、催化剂载体和电极材料。由于高温焙烧后所得的炭材料表面通常含有较少的官能团，其作为吸附剂时一般表现为物理吸附，因此存在着吸附量低，吸附速率慢等

3、问题。而含氮多孔炭材料除了具有一般多孔炭材料的特点外，表面还含有大量的碱性官能团，因此具有吸附速率快、吸附量高等优势。目前，含氮多孔炭材料因其独特的结构及表面性质，在吸附领域显示出独特的优势，具有更加广阔的应用前景。目前，针对重金属离子(如铬离子和铅离子)和C02的吸附去除，开发性能更加优异的含氮多孔炭材料，具有十分重要的应用价值。本文以富氮、共轭结构的三聚氰胺为主要原料，采用简单的溶胶一凝胶合成法制备出了三聚氰胺甲醛树脂，在不同比例活化剂KOH的作用下，制备了高比表面积(1854m2／g)和孑L容积(0．82cm

4、3／g)的含氮中孔炭材料，利用N2一物理吸附、SEM、TG、FTIR等手段，对样品的结构性质进行了表征，并将其作为吸附剂用于铬离子和铅离子的吸附，结果表明，MF．2．800显示出良好的吸附速率和吸附性能。其在25oC时，对初始浓度300mg／L的铬离子和铅离子的吸附量分别达到146．1mg／g和116．9mg／g，并在lh内达到吸附平衡。此外，还检测了多孔炭材料对于二者的选择性吸附性能。结果表明，PH为2时，对于铬离子的吸附性能更高；而PH为6时，对于铅离子的吸附较高。万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文另外，本

5、文以纤维素为主要原料，尿素为氮源，KOH为活化剂对其改性，制备出了具有高比表面积(1854m2儋)和孔容积(0．82cm3／g)的微孔碳纳米片。含氮官能团通过尿素的分解被引入到碳纳米片中，并以吡啶氮、吡咯氮和石墨氮等形式存在。独特的组成及结构特点使含氮多孔碳纳米片在o。c下对于C02吸附性能达到5．8mmol／g。关键词：三聚氰胺树脂，纤维素，碳纳米片，多孔炭，吸附II万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文SYNTHESIS，CHARACTERIZATl0NANDAPPLICATION0FNITROGEN—CONT

6、AININGPOROUSCARBONMATERIALSABSTRACTPorouscarbonshavebeenwidelyusedasadsorbents，catalystsupportsandelectrodematerialsduetotheirhighspecificsurfaceareaandlargeporevolume，widespreadrawsources，lowcost，mechanicalstabilityandreusable．Ingenerally，porouscarbonsmateria

7、lwaspreparedathightemperatureandhaslessfunctionalgroupsonitssurface．Porouscarbonswasgenerallycharacterizedbyphy7sicaladsorption，SOtheadsorptionquantityislowandtheadsorptionrateisslow．Nitrogen—containingporouscarbonmaterialsnotonlyhavethegeneralcharacteristicso

8、fporouscarbonmaterials，butalsoaadvantageoffastadsorptionrateandhighadsorptionquantity．Porouscarbonmaterialswithnitrogendopingobtainedfromnitrogen—richcarbonprecursorhaveamorebroada