生物質(zhì)基多級(jí)孔碳材料的制備及其吸附和電化學(xué)性能

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1、ｎ．－中圖分類(lèi)號(hào)：Ｏ６１３．７１密級(jí)｜：公開(kāi)ＵＤＣ：５４４．４學(xué)校代碼：１００８２ＨＥ巳ＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ碩士學(xué)位論文生物質(zhì)基多級(jí)孔碳材料的制備及其吸附和電化學(xué)性能？論文作者：杜娟指導(dǎo)教師：陳愛(ài)兵教授．副指導(dǎo)教師：于奕峰教授申請(qǐng)學(xué)位類(lèi)別：工學(xué)碩士學(xué)科、領(lǐng)域：化學(xué)工程與技術(shù)所在單位：化學(xué)與制藥工程學(xué)院答辯日期：２０１８年５月河北科技大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲所呈交的學(xué)位論文，，是本人在導(dǎo)師的指

2、導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。除文中己經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果，本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：麵＞／《年／月曰年／月曰７？河北科技大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)、本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)河北科技大學(xué)

3、可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。□保密，在＿年解密后適用本授權(quán)書(shū)。本學(xué)論文屬于＾“”（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打Ｖ）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：年／月曰ｙ多年ｆ月７曰？／ClassifiedIndex：O613.71SecrecyRate：PublicizedUDC：544.4UniversityCode：10082DissertationfortheMasterDegreeHierarchicalCarbonM

4、aterialsDerivedfromBiomassforAdsorptionalandElectrochemicalPerformanceCandidate：DuJuanSupervisor:Prof.ChenAibingAssociateSupervisor：Prof.YuYifengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringandTechnologyEmployer：CollegeofChemical&Ph

5、armaceuticalEngineeringDateofOralExamination:May,2018摘要多級(jí)孔碳是一種被廣泛關(guān)注的功能化材料，具有良好的導(dǎo)電性，很強(qiáng)的骨架剛性以及大的比表面積等諸多優(yōu)良的性能。因此，它們?cè)谠S多方面得到了廣泛的應(yīng)用，如吸附劑、燃料電池、超級(jí)電容器和催化劑載體等。從天然資源中直接獲得的碳前驅(qū)體并用于制備具有良好結(jié)構(gòu)的多級(jí)孔碳材料，對(duì)于減少資源浪費(fèi)、降低成本具有重要的意義。本文選用合適的生物質(zhì)，分別制備了多級(jí)孔碳粉末(HPC)、整體塊狀碳(WCM)和碳纖維氣凝膠(N-CFA)，并考察了

6、其CO2吸附或電化學(xué)性能。1）利用菊花茶殘余廢物制備了對(duì)CO2具有良好吸附性能的多級(jí)孔碳粉末。N2吸附-脫附分析表明，ZnCl2/菊花比例（即活化劑用量）和碳化溫度（活化溫度）對(duì)于比表面積和多級(jí)孔結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵因素。同樣，實(shí)驗(yàn)證明比表面積和多級(jí)孔結(jié)構(gòu)是CO2吸附性能的關(guān)鍵因素。2）利用含水豐富的冬瓜為碳源制備了整體塊狀的多級(jí)孔碳WCM材料，其可用作對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器中的高效全碳電極。這種合成策略結(jié)合了冷凍干燥和直接碳化的操作并且沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何化學(xué)或物理活化。所制備的WCM具有高度層級(jí)孔結(jié)構(gòu)，大比表面積和突出的機(jī)械強(qiáng)度。采用WC

7、M作為超級(jí)電容器中的全碳電極，顯示了其突出的電容量和穩(wěn)定性。3）純棉花用作纖維模板以制備柔性整體相貌的碳纖維氣凝膠，并且在棉花表面上原位生長(zhǎng)ZIF-8以產(chǎn)生豐富的層級(jí)孔結(jié)構(gòu)和氮摻雜。所制備的N-CFA呈現(xiàn)宏觀的整體形態(tài)，具有高度良好的柔韌性。ZIF-8的引入賦予了N-CFA高的表面積，富含多孔結(jié)構(gòu)和氮摻雜。在超級(jí)電容器中用作不含任何粘合劑的電極時(shí)，N-CFA顯示出良好的性能。關(guān)鍵詞多級(jí)孔碳；生物質(zhì)；整體碳；碳纖維氣凝膠；CO2吸附；全碳電極；超級(jí)電容器。IAbstractHierarchicalporouscarbo

8、nmaterialshavebeenwidelyappliedduetogoodelectricalconductivity,strongskeletonrigidity,andlargespecificsurfacearea.Therefore,theyhavebeenusedinmanyfields,suchasadsorbents,fue