利用CaC2和多鹵代烴的機械化學反應制備碳材料.pdf

1、碳基納米材料由于其優(yōu)異的物理以及化學性質，廣泛應用于電化學、吸附以及催化性能等的研究。常用的制備方法有高溫熱分解法、電弧放電法、激光蒸發(fā)法、化學氣相沉積法等。這些方法制備工藝設備復雜，能耗大，投資成本高，產量低等缺點，因而限制了碳材料的發(fā)展。本課題以電石和多鹵代烴為碳源，利用其在攪拌球磨機中的機械化學反應制備出新型碳材料，具有重要的實際意義和工業(yè)化生產前景，并考察了這些碳材料在超級電容器以及吸附脫硫和脫汞中的應用。
　　本文利用工

2、業(yè)級電石與多鹵代烴(C6Cl6、C2Cl6、C6Br6、C14H4Br10、C2Cl4、CCl4)的機械化學反應，制備出了六種碳材料(分別標記為ACM-1，ACM-2，ACM-3，ACM-4，ACM-5，ACM-6)，并擇優(yōu)一種碳材料，考察了其KOH活化處理效果，通過XRD、Raman、元素分析、XPS、SEM、TEM、BET等手段分析了其組成、結構和形貌。針對所制備碳材料的性質特點，進行了如下兩方面的應用研究。一是在電化學方面的應用，

3、主要研究了其在作為超級電容材料的性能;二是在吸附方面的應用，這里主要考察了其對DBT-正辛烷模型油中硫的吸附脫除性能，以及其對水溶液中Hg2+的吸附性能。
　　在超級電容器應用方面，ACM-2具有優(yōu)良的可逆性、穩(wěn)定性和循環(huán)性能，但其比電容不高。ACM-1具有較高的比電容，在電流密度0.1A·g-1下，其比電容為199.5F·g-1，但其穩(wěn)定性和循環(huán)性能不理想。經KOH高溫處理得到的的ACM-1-KOH雖表面積大幅提高，但其比電容并

4、無明顯提高。因此，這些碳材料似乎不適合作為理想超級電容器的材料。
　　在吸附脫硫方面，六種碳材料的吸附脫硫能力順序為:ACM-1＞ACM-5＞ACM-3＞ACM-6＞ACM-2＞ACM-4;ACM-1的吸附等溫線符合Langmuir模型，其最大吸附量為24.43mg·g-1，在未經改性韻碳材料中屬于中上等水平。在吸附脫汞方面，六種碳材料對水溶液中Hg2+的吸附能力順序為:ACM-1＞ACM-6＞ACM-5＞ACM-3＞ACM-2＞

5、ACM-4;ACM-1的吸附等溫線能被Langmuir模型很好地擬合，其最大吸附量為514.67mg·g-1，效果優(yōu)異，是目前最好的汞吸附劑之一。
　　最后，實驗探索了電石與單鹵代烴、酰氯以及鹵素的反應。結果表明，在機械球磨、高溫油浴和超聲作用下，電石和氯代正丁烷、溴代正丁烷、溴代正辛烷以及乙酰氯均不發(fā)生化學反應;在DMF或氯仿溶劑中，碳化鈣與鹵素(Cl2，Br2)發(fā)生反應，均生成碳材料和鹵化鈣，體現(xiàn)了鹵素的氧化性質和碳化鈣的還原