劍麻纖維基生物質(zhì)炭材料的制備及性能研究.pdf

1、炭材料因其具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),較大的比表面積且化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn),近些年,利用資源豐富易得的植物為原料來制備生物質(zhì)炭,已成為研究的熱點(diǎn)之一。
　　本論文以劍麻纖維為原料,采用NaOH、(NH4)2HPO4、HCl、ZnCl2等化學(xué)試劑對(duì)劍麻纖維進(jìn)行預(yù)處理,利用真空管式電阻爐熱解劍麻纖維或經(jīng)過預(yù)處理的劍麻纖維制備劍麻纖維炭(SFC)并對(duì)部分制備好的樣品進(jìn)行水熱活化。系統(tǒng)地研究了SFC的制備方法及SFC的吸附性能和電學(xué)性能。綜合運(yùn)

2、用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、比表面測(cè)試儀、傅里葉變換紅外光譜儀、激光共焦顯微拉曼光譜儀等技術(shù)手段對(duì)制備的SFC的結(jié)構(gòu)、微觀形貌、比表面積大小、表面官能團(tuán)等進(jìn)行了表征,并分析了炭化溫度、升溫速率及不同預(yù)處理方法對(duì)SFC的產(chǎn)率、吸附性能和電學(xué)性能的影響。
　　SFC的吸附性能的研究:本論文從兩方面探索了SFC的吸附性能。一方面測(cè)定了SFC的吸水性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用物理方法(水熱法)活化SFC可提高其吸水性能

3、;另一方面以SFC作為吸附劑,對(duì)羅丹明6G、結(jié)晶紫和亞甲基藍(lán)三種染料進(jìn)行吸附研究,考察了吸附時(shí)間、吸附溫度、溶液初始pH值等因素對(duì)SFC吸附性能的影響。研究結(jié)果表明:隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng),SFC對(duì)染料溶液的去除率也逐漸增大。當(dāng)吸附時(shí)間為30min時(shí),SFC對(duì)亞甲基藍(lán)溶液、羅丹明6G溶液、結(jié)晶紫的去除率分別為61.93％,53.8%,33.3%。當(dāng)吸附時(shí)間為240min時(shí),SFC對(duì)亞甲基藍(lán)溶液、羅丹明6G溶液、結(jié)晶紫的去除率分別增大到71.

4、91%,64.98%,39.16%;SFC吸附染料的能力幾乎隨著吸附溫度的升高而增大。當(dāng)T=95℃時(shí)SFC對(duì)羅丹明6G、亞甲基藍(lán)的去除率最高,分別為54.12%和100%,當(dāng)T=65℃時(shí)SFC對(duì)結(jié)晶紫的去除率最高,高達(dá)93.05%。溶液的pH值對(duì)SFC去除染料的性能也有較大的影響,當(dāng)pH值為1-2時(shí)SFC對(duì)羅丹明6G的去除率僅為35.06%,然而,當(dāng)pH值在10-12時(shí)其去除率可增大到49.98%。當(dāng)pH值在10-12時(shí),SFC對(duì)結(jié)晶紫

5、、亞甲基藍(lán)的去除率最高,分別高達(dá)99.34%、77.18%。
　　SFC電學(xué)性能的研究:將SFC作為鋰離子電池負(fù)極材料來測(cè)定其電學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)過程中選取了不同條件下制備的SFC作為研究對(duì)象。探索了炭化過程中的升溫速率和炭化溫度、ZnCl2溶液的濃度及MZnCl2/Msisal的浸漬比、水熱活化等不同的處理?xiàng)l件和方法對(duì)SFC的比容量的影響。研究結(jié)果表明,經(jīng)過140℃水熱處理6h的SFC相對(duì)直接炭化制備的SFC作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)其