利用機械化學反應制備碳化鈣基多孔碳材料.pdf

1、多孔炭材料是指以碳作為基本骨架，并具有不同孔結構的材料。因其發(fā)達的孔結構，高比表面積以及良好的電子傳導性廣泛用于吸附、催化、電化學等領域。碳化鈣作為含碳量較高的無機物，具有價格低廉，反應活性高等特點，適合作為碳材料原料。目前，CaC2工業(yè)面臨著產能過剩、下游產品單一等問題，因此，開發(fā)CaC2的新應用對于電石行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。
　　前期研究工作表明，球磨可以破壞CaC2的晶格結構，提高其反應活性，通過其與多鹵代物反應可以制得

2、高比表面積的碳材料。為了進一步研究CaC2的反應活性，探索高應用價值碳材料制備的新方法，本文研究了CaC2與17種化合物的球磨反應，并對產物進行了SEM、XRD、Raman、XPS、BET、TEM等表征。結果表明，在球磨條件下電石具有很高的反應活性，能夠與各種陰離子以及一些氧化性較強的金屬陽離子（甚至Mg2+）反應生成碳材料。所得碳材料的碳含量為55％-80％。其中，碳化鈣與N、P、S等雜原子化合物反應得到的碳材料中含有少量的雜原子，形

3、成了摻雜碳材料。所得碳材料以無序化結構為主，但也有一定的石墨化結構。碳材料均含有一定量的微孔和介孔，根據反應物的不同，碳材料的比表面積也有差異，其中C-16的比表面積最高，為591.3m2·g-1。
　　通過循環(huán)伏安和恒電流充放電法研究了所得碳材料的電化學性能，計算了其比電容。結果表明，部分碳材料具有較好的電化學性能，其中C-16的比電容最高，為69.9F·g-1，而大部分碳材料的電化學性能較差，低于1F·g-1。分析了碳材料電化

4、學性能與結構之間的關系，發(fā)現碳材料中石墨化程度提高有助于提高其電化學性能。
　　考察了所得碳材料對模型油中二苯并噻吩的吸附性能。結果表明，部分碳材料具有較好的吸附脫硫性能，其中C-1的吸附性能最好，其吸附量可達19.1mg·g-1，而大部分碳材料的吸附性能較差。研究結果表明，碳材料的吸附脫硫性能與其比表面積有關，比表面積越高，吸附性能越好。
　　通過探究電石與不同新物質的反應，本文進一步確認了球磨條件下電石的反應活性及其產物