利用機(jī)械化學(xué)反應(yīng)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(jié)構(gòu)的材料。因其發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)，高比表面積以及良好的電子傳導(dǎo)性廣泛用于吸附、催化、電化學(xué)等領(lǐng)域。碳化鈣作為含碳量較高的無(wú)機(jī)物，具有價(jià)格低廉，反應(yīng)活性高等特點(diǎn)，適合作為碳材料原料。目前，CaC2工業(yè)面臨著產(chǎn)能過(guò)剩、下游產(chǎn)品單一等問(wèn)題，因此，開(kāi)發(fā)CaC2的新應(yīng)用對(duì)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(jié)構(gòu)，提高其反應(yīng)活性，通過(guò)其與多鹵代物反應(yīng)可以制得

2、高比表面積的碳材料。為了進(jìn)一步研究CaC2的反應(yīng)活性，探索高應(yīng)用價(jià)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(yīng)，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了SEM、XRD、Raman、XPS、BET、TEM等表征。結(jié)果表明，在球磨條件下電石具有很高的反應(yīng)活性，能夠與各種陰離子以及一些氧化性較強(qiáng)的金屬陽(yáng)離子（甚至Mg2+）反應(yīng)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(yīng)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(wú)序化結(jié)構(gòu)為主，但也有一定的石墨化結(jié)構(gòu)。碳材料均含有一定量的微孔和介孔，根據(jù)反應(yīng)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(guò)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(xué)性能，計(jì)算了其比電容。結(jié)果表明，部分碳材料具有較好的電化學(xué)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(xué)性能較差，低于1F·g-1。分析了碳材料電化

4、學(xué)性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)碳材料中石墨化程度提高有助于提高其電化學(xué)性能。
　　考察了所得碳材料對(duì)模型油中二苯并噻吩的吸附性能。結(jié)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(dá)19.1mg·g-1，而大部分碳材料的吸附性能較差。研究結(jié)果表明，碳材料的吸附脫硫性能與其比表面積有關(guān)，比表面積越高，吸附性能越好。
　　通過(guò)探究電石與不同新物質(zhì)的反應(yīng)，本文進(jìn)一步確認(rèn)了球磨條件下電石的反應(yīng)活性及其產(chǎn)物